X
تبلیغات
مباحث تخصصی زمین شناسی - زمین شناسی نفت Petroleum Geology
مباحث ومطالب زمین شناسی , هیدرولوژی , زمین شناسی نفت , تصاویر میکروسکوپی از کانی ها و...

زمین شناسی نفتgeology of petroleum

منابع:

زمین شناسی نفت محمد رضا رضایی (انتشارات علوی)

زمین شناسی نفت تالیف مرحوم عباس افشار حرب(انتشارات پیام نور)

زمین شناسی نفت  فریدون سحابی (انتشارات دانشگاه تهران)

فصل اول

کلیات

1-1مقدمه

زمین شناسی نفت کاربرد زمین شناسی دراکتشاف واستخراج نفت وگاز است نفت وگازدوفازمختلف یک ماده ی معدنی درطبیعت آن چنان به هم وابسته اندکه واژه ی نفت دربیش ترنوشتار ها به معنی نفت وگازبه کارمی رود.ریشه ی واژه ی نفت به گمان زبان شناسان در زبان اوستایی نپتا بوده است که اعراب آن را نفتا خواندند پترولیوم peroleumواژه ی لاتینی است که در زبان فارسی معادل مناسبی ندارد ولی به آن روغن سنگ هم می گویند.پترولیوم مخلوطی طبیعی وپیچیده ای از هیدروکربن های مختلف است که ازفاز های مختلفی نظیر فاز گازی (گاز طبیعی Natural gas)،فاز مایع (نفت خام crud oil)فاز جامد(قیر یاآسفالت Asphalt)هستند که در خلل وفرج وشکستگی ها ی سنگ ها تجمع پیدا می کنند.

هیدروکربن به معنی ترکیبات آلی هیدروژن با کربن است که می تواندهر یک از سه فاز گفته شده رابسازد به طورکلی وجود 5عامل برای تجمع اقتصادی نفت وگازلازم است:

1-سنگ منشاء بالغ(Mature Source rock)که بتواند هیدروکربن تولید کند.

2-سنگ مخزن (Reservoir rock)که بتواندهیدروکربن رادرخود جای بدهد.

3- مهاجرت هیدروکربن (Migration)تا مهاجرت بین سنگ منشاء ومخزن عملی باشد.

4- پوش سنگ (Cap rock)پوش سنگ ناتراوا که ازخروج نفت ازداخل سنگ جلوگیری نماید.

5- تله ی نفتی (Oil trap )که درآن نفت به صورت اقتصادی متمرکز می گردد.

که دراین درس این 5عامل به تفسیرمورد بررسی قرار می گیرد.

1-2 تاریخچه ی اکتشاف نفت درجهان

بشر از گذشته ی بسیاردور نفت رامی شناخته واز آن استفاده می کرده است.به عنوان مثال درتورات به قیراندود کردن کشتی نوح وهم چنین سبدی که مادرحضرت موسی را درآن سپرد وبه نیل انداخت اشاره شده است هم چنین درمصر باستان به جای ملات بین آجرها،به عنوان روغن سبز کاربرد دارویی وهم چنین درجواهر سازی برای چسباندن نگین برروی دستبند ،مومیایی کردن اجساداستفاده می کردند.درنوشته های تاریخی آمده است که ایرانیان درمحاصره ی شهر آتن در480سال قبل از میلاد مسیح از گلوله های آتشین استفاده می کردند. هم چنین درکتب ادبی ما به استفاده های آتش اشاره شده است مثلا درشاهنامه آمده است :

                   به اسب وبه نفت آتش اندر زدند*********همه هندیان دست برسر زدند

 

سیرتحول

اولین چاه اکتشاف نفت درسال 1745 درفرانسه حفر شد واولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک درسال 1859در پنسیلوانیا ی آمریکا حفاری شد بیش ترین مصارف نفت درابتدا برای روشنایی بود واز وقتی که شخصی به نام ژوژر بیسل  شرکتی به منظور اکتشاف واستخراج نفت تاسیس کرد کاربردهای نفت علاوه برآن که متنوع تر شده بود استفاده از نفت سفید برای روشنایی بااستقبال زیادی مواجه شده بود.چاه کلنل درکناریک چشمه ی نفتی حفرشده بودودرعمق 21متری به نفت رسید وبهره دهی چاه 25بشکه درروز بود قدیمی ترین تئوری برای اکتشاف نفت تئوری تاقدیس بود که به وسیله ی هانت درسال 1861معرفی شد بعد از اواسط دهه ی 1920باروی کارآمدن روش های جدیداکتشاف نفت (روش های ژئوفیزیکی مثل مطالعات لرزه ای ،ثقل سنجی ومغناطیس سنجی )ذخایر زیادی ازنفت اکتشاف شد.درسال 1927درفرانسه اولین نمودارهای ژئوفیزیکی مورد استفاده قرارگرفت. دردهه ی 1960میکروپالئونتولوژی یامیکروفسیل کمک شایان توجهی برای نفت نمود.دردهه ی 1970پیشرفت درپردازش اطلاعات لرزه ای توسط کامپیوترهای سریع وازدهه ی 1980تاکنون پیشرفت درتکنولوژی های گذشته وبه خصوص معرفی نرم افزار های جدید باعث شده است که اکتشافات نفت آسان تر سریع تر ومطمئن تر انجام گیرد.

1-3 تاریخچه ی نفت درایران

شخصی به نام ماریوت به نمایندگی شرکت ویلیام ناکس دارسی درسال 1901به دربار مظفرالدین شاه قاجارآمد وامتیازاستخراج واکتشاف نفت درتمام ایران به جز 5ایالت شمالی را ازمظفرالدین شاه گرفت.درسال1903اولین چاه نفت درایران درعمق 507متری درمنطقه ای به نام چیاه سرخ یا چاه سرخ درشمال غرب قصرشیرین به نفت رسید بابهره دهی حدود 175بشکه درروزبه علت دوری از آب این منطقه را رها کردند ودرخوزستان درمحلی به نام مسجد سلیمان درجایی که امروزه میدان نفتون خوانده می شودبرروی تاقدیس مامتین حفرشد. که درسال 1908درعمق 360متری به نفت رسیدفقط یک سال بعدشرکت سابق نفت ایران وانگلیس تشکیل شدکه تا سال 1329ه.ش   29 اسفندباملی شدن صنعت نفت ازشرکت نفت ایران وانگلیس خلعیت به عمل آمد اما پس از کودتا ی 28مرداد1332کنسرسیونی ازشرکت های نفتی تشکیل شد که درواقع کارشرکت نفت ایران وانگلیس را انجام می دادازدهه ی 1950اکتشاف نفت درخلیج فارس نیز انجام گردید ووجود نفت درآن به اثبات رسید.واولین میدان نفتی به نام بهر گانسردرسال 1960کشف گردید.

درطول این مدت عملیات اکتشافی دربرخی نقاط ایران انجام شدودرپاره ای موارد به نتایجی هم رسیدبه عنوان مثال درنواحی سمنان ودامغان چاه حفرشده به نفت رسیدیا درنواحی مازندران شرق بابلسرگرگان جنوب قم نواحی دشت مغان درآذربایجان ونواحی ای ازسرخس درخراسان رضوی که بعد ها درسال 1347گنبد عظیم خانگیران ودرسال 1360درهمان منطقه میدان گازی گنبد لی کشف گردید.

ارتباط زمین شناسی نفت با سایر علوم

ارتباط مستحکمی بین زمین شناسی نفت وعلوم دیگرمثل شیمی ،فیزیک وزیست شناسی وجود داردعلم فیزیک با زمین شناسی ساختمانی ورسوب شناسی ومخصوصا اکتشافا ت ژئوفیزیکی مرتبط است.علم شیمی درپی بردن به ترکیب شیمیایی مخازن به ما کمک می کند علم شیمی آلی کمک بزرگی برای ارزیابی سنگ های منشاء می باشد.

مطالعه ی فسیل ها وبیوزون های مربوط به آن ها براساس مفاهیم زیست شناسی وتکاملی موجودات درطی زمان کمک بزرگی برای اکتشاف نفت است.هم چنین کاربرداکولوژی درشناسایی محیط های رسوبی قدیمه.

1-4 آمارمختصری درمورد نفت وگاز

تاکنون بیش از 6/3میلیون چاه نفت به وسیله ی شرکت های نفتی حفر شده است که از این مقدارحدود 60000چاه تولید نفت است با مقدارخیلی کم باتولید ی به طور متوسط 3مترمکعب درروز درصورتی که درخاورمیانه تعداد چاه ها بسیارکم تر ولی متوسط تولید نفت حدود هزار متر مکعب درروز است تعداد حوزه های نفت وگاز شناخته شده درجهان بیش از32000است که از این تعداد 18000درامریکاست بیش از 3000حوضه درروسیه 1000حوضه درکانادا وکل خاورمیانه فقط 150حوضه وجود دارد درحدود95درصد ازنفت شناخته شده جهان فقط در50حوضه ی رسوبی و70تا 75آن در10چاه وجود دارد.خلیج فارس به تنهایی نیمی از نفت جهان را داراست .امروزه ثابت شده است که به جزء کشور سورینام درآمریکای جنوبی که فاقد هرگونه ذخیره ی گازی است درتمام کشورهای جهان مقداری ذخایرگازی شناخته شده است.وتقریبا درهمه ی کشورهای جهان به غیرازکشورهای افغانستان ،ایرلند،تانزانیا ،سومالی،رواندا،موزامبیک،نامیبیا وماداگاسکارنفت شناخته شده است.تاپایان 1998میلادی میزان ذخایرنفتی جهان 000/664/185/019/1بشکه نفت ومیزان ذخایرگازی جهان 469/086/5میلیارد فوت مکعب یا به طورتقریبی1/5 میلیارد فوت مکعب شناخته شده که ازا ین مقدار1/78درصد ذخایرنفتی و7/42درصد ذخایر گازی متعلق به کشورهای عضواوپک است .حفظ نسبت تولید به اکتشاف نفت از اهمیت خاصی برخورداراست درسال 1999کشور ایران با تعداد4اکتشاف نفتی بزرگ به میزان 5000میلیون بشکه درصدر کشورهای جهان قرار داشت درحال حاضر (1998)میزان نفت اوپک که اصلی ترین تولید کنند ه ی نفت جهان است حدود26میلیون بشکه درروز است که عربستان بابیش از 8میلیون بشکه درروز مقام اول وایران با حدود4میلیون بشکه مقام دوم رادارد .ذخایرنفت ایران باتوجه به آخرین اکتشافات به عمل آمده تاسال 2000حدود550میلیارد بشکه است که ذخیره ی قابل استحصال نهایی آن حدود90 میلیاردبشکه ارزیابی شده است.

امادرارتباط با گاز میزان گاز تولیدی درخاورمیانه درحال حاضر درحدود110میلیون تن می باشد از20منطقه مهم گازی جهان 9منطقه درخلیج فارس قراردارد.لذا خلیج فارس غنی ترین منطقه ی گازی جهان است.برای مثال حوضه ی پارس جنوبی واقع درخلیج فارس درحدود8تریلیون متر مکعب گاز دارد که ازاین نظر ایران دومین کشور بعداز روسیه به لحاظ گازی است.

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و دوم خرداد 1387ساعت 6:28  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

فصل دوم

تشکیل نفت وارزیابی سنگ منشاء

2-1مقدمه دراین فصل درباره ی منشاءنفت (نظریات قدیمی وجدید)بحث می شودودردنباله ی آن به ارزیابی سنگ منشاء خواهیم پرداخت:

درابتدابه نظریه ی تشکیل نفت خواهیم پرداخت:

2-2نظریات درارتباط باتشکیل موادهیدروکربوری(فرضیه های قدیمی)

فرضیه های ارائه شده درباره ی منشاءنفت را براساس آلی یا غیرآلی بودن آن به دوگروه آلی یاغیرآلی(معدنی)تقسیم کرده اند.ازاواخرقرن19منشاءآلی نفت جنبه ی عمومی یافت ولی این که نفت ازکدام ماده ی آلی مشتق شده است مورد اختلاف بود تا این که درقرن 20باتوسعه ی علم ژئوشیمی وشیمی آلی به بسیاری ازاین مسائل پاسخ داده شد . به طور کلی نظریات تشکیل نفت به شرح زیر است:

الف)فرضیه های غیرآلی یامعدنی

1)منشاء آذرین یا آتش فشانی :خروج گاز متان ازمجاری آتش فشان فعال وهم چنین هم راهی میادین عظیم نفتی با کمربند های آتش فشانی ممکن است ازاین منشاء حمایت کند.حتی تشکیل گل فشان رابه شباهت آن فوران آتش فشانی نسبت داده انددرصورتی که تجمع نفت درسنگ های آذرین ودگرگونی آن هم به صورت استثنائی مربوط به ایجاد شکاف ودرز وگسل درآن سنگ هاست که هیدروکربن توانسته است ازسنگ مادربه آن سنگ ها مهاجرت کندودرآن جا به تله بیافتد.ویامکانیزم تشکیل گل فشان به این صورت است که گاز از مخازن هیدروکربنی عمیق به سطح زمین فرار می کند دربین راه با آب های زیرزمینی مخلوط شده وازبین لایه های رسی ومارنی می گذرد وبه صورت گل به هم راه گاز به سطح زمین می رسد.درسطح زمین گاز از گل جدا شده ومتصاعد می گرددوگل به صورت مخروط دراطراف محل خروج درمی آید.

2)منشاء ازواکنش های شیمیایی :ازمعروف ترین این نظریات می توان به فرضیه ی برتلو به نام ترکیب فلزهای قلیایی گرم باگاز کربنیک وهم چنین فرضیه ی مندلیف  به نام ترکیب کربوریاکربیدگرم باآب وتولید هیدروکربن نام برد وبراساس فرضیه ی برتلو درداخل زمین ودردرجه حرارت های بالا فلزات قلیایی آزاد وجود دارد که درتماس با آب وگاز کربنیک  استیلن تولید می کنند که یک نوع هیدروکربن است راتولید می کنند.

2CO2+6H2O+10Na→C2H2+10NaOH                                                  

وبنابرنظریه ی مندلیف درداخل پوسته ی زمین لایه هایی ازکربورآهن (C2Fe)وجودداردکه دربرخوردبا آب های زیرزمینی ونفوذی استیلن تولید می کنند برطبق رابطه ی زیر:

C2Fe+2H2O→C2H2+Fe(OH)2                                                                             

این دونظریه دربیان علت تنوع شیمیایی هیدروکربن ها عاجزند.

3)فرضیه ی فضایی نفت:وجود هیدروکربن درسنگ های فضایی وهم چنین ترکیب بخش عظیمی از جو سیاراتی مانند مشتری کیوان اورانوس که از گاز متان تشکیل شده اند این ایده رابه وجود آورد که هیدروکربن ها بخشی از مواد تشکیل دهنده ی منظومه ی شمسی بوده وپس ازتشکیل سیارات دراعماق زمین قرارگرفته اند. وکم کم به سطح زمین گریخته اند این فرضیه توضیحی برای تنوع نفت وهم چنین نحوه ی توزیع آن درپوسته ی زمین ندارد.

ب)فرضیه های منشاء آلی نفت

نخستین  فرضیه های ارائه شده درباره ی منشاءآلی نفت نیز پایه درآزمایشات شیمی داشته است. دراین تجربه های آزمایشگاهی موادآلی حیوانی وگیاهی درحد تخریب بافت تقطیرمی شوندوگاه پژوهشگران هیدروکربن های مایعی شبیه نفت چشمه های نفتی به دست می آوردند. که این خود باعث شد که دانشمندان دو گروه شوند:

گروهی که معتقد بودند هیدروکربن هامشتق ازمواد گیاهی هستندکه خودبه منشاء از زغال سنگ – منشاء ازگیاهان خشکی ومنشاءازگیاهان آب زی تقسیم می شدند.ودرمنشاءجانوری نیز ازتقطیر بافت های نرم بدن موجودات هیدروکربن به دست آوردندمثلا ازتقطیر ماهی .هم چنین برخی وجود نفت درپوسته ی دوکفه ای هارا به عنوان دلیل ارائه می کردند.

2-3فرضیه های جدید منشاءنفت

نخسیتین فرضیه های ارائه شده درخصوص منشاء آلی نفت مانند فرضیه های غیرآلی پایه درآزمایش های شیمی داشت دراین تجربه های آزمایشگاهی  مواد آلی حیوانی وگیاهی ودرحدتخریب بافت تقطیر می شدند وگاه پژوهش گران هیدروکربن های مایعی شبیه به نفت چشمه های نفتی به دست می آوردند سه تفکرمهم دراین خصوص غالب بود:

1)هیدروکربن ها مشتق از موادآلی گیاهی اند.

2)هیدروکربن ها مشتق ازمواد آلی جانوری اند.

3)عامل تبدیل مواد آلی به هیدروکربن تقطیر است.

براین اساس گروهی زغال سنگ را منشاء نفت سفید دانستند چون ازتقطیر آن هیدروکربن به دست آمد.گروهی گیاهان خشکی (تقطیر چوب وبرگ های سوزنی کاج ،هم چنین وجود گازمردابی درخشکی)وگروهی گیاهان آب شور (جلبک ها،خزه های دریایی ودیاتومه ها)رامنشاء هیدروکربن دانستندودرمقابل گروهی که منشاء جانوری رامطرح می کردنددلایل زیر را ارائه می کردند:

- وجود موادنفتی درپوسته ی دو کفه ای ها

- به دست آمدن نفت ازتقطیر بسیاری ازجانوران

اما امروزه ثابت شده است که با وجود آن که هیدروکربن ها منشاء آلی دارند،اما نه به این صورت که ارائه شد.

2-4 نظریه ی امروزی تشکیل نفت (ازماده ی آلی تانفت)

ماده ی اصلی که ازآن هیدروکربن شکل می گیرد ماده ای آلی (Organic matter)تشکیل شده درسطح زمین است.فرآیند تشکیل ماده ی آلی بافتوسنتز شروع می شودگیاه درحضورنورخورشید طبق فرمول زیر آب وCO2رابه گلوکزوآب واکسیژن تبدیل می کند:

CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2                                                 

گلوکزماده ی آغازی جهت ساختن ترکیبات پیچیده تری می باشد فتوسنتز قسمتی از چرخه ی عظیم کربن است.معمولا بیش ترمواد آلی تولید شده به وسیله ی فتوسنتز مجددا به صورت CO2به اتمسفربازگردانده می شود ازطریق تنفس حیوانات  یا اکسیداسیون یا تخریب باکتریایی موجود مرده مقدارکمی ازمواد آلی (001/0%)معمولا ازاین چرخه فرارکرده و دفن می شود درطول زمان زمین شناسی این حجم کم مقداربسیارعظیمی ازماده ی آلی فسیلی راتولید می کند.

مرگ ومیرجانوران وگیاهان سبب انباشته شدن مواد آلی می شود  این مواد آلی می توانند به صورت انواعی از ملکول های زیستی باشند که خود می تواند منشاءهیدروکربن شود عمده ی مواد آلی موجود دراقیانوس ها دراثر فرآیند فتوسنتزتشکیل شده اند.تولید کننده های اصلی مواد آلی فیتوپلانکتون ها هستندکه گیاهان شناورمیکروسکوپی نظیردیاتومه ها داینوفلاژله ها وجلبک  های سبز آبی می باشند.فیتوپلانکتون ها درانتهای زنجیره ی غذایی وجود دارند دیگر تولید کنندگا ن مواد آلی زئوپلانکتون ها ی میکروسکوپی وجانوران آلی ترندکه ازفیتوپلانکتون ها تغذیه می کنند.

میزان تولید فیتوپلانکتون ها وجلبک ها به متغیر های فیزیکی وشیمیایی محیط بستگی دارد نورو شفافیت آب گرمای محیط میزان ورود موادغذایی مثل فسفات ها ونیترات ها که برای رشد گیاهان وجانوران حیاتی اند ازجمله ی این عواملند.

مرگ ومیرجانوران سبب انباشته شدن مواد آلی می شوداین موادآلی می توانند به صورت الواری ازملکول های زیستی باشند که خود منشاء هیدروکربن ها می شود.ازملکول های زیستی مهم می توان به لیپید ها(هم درجانوران وهم درگیاهان)پرتئین ها(بیش تر درجانوران کم ترگیاهان)کربوهیدرات ها یاسلولز(فقط گیاهان)ولیگنین(لیگنین که یک ماده ی آلی با وزن ملکولی بالاست و دارای انواع مختلف حلقه های آروماتیک کربن است وفقط درگیاهان آلی پیشرفته دیده می شود.)

بیش ترمواد آلی درمحیط های آرام وکم انرژی رسوب می کنند وحفظ می شوند عموما درمحیط های پرانرژی ومتلاطم ماده ی آلی ازداخل رسوب شسته می شوددرصورتی که درآب های آرام ماده ی آلی می تواند ته نشین شود.بنابراین ماده ی آلی می تواند درانواع سنگ های دانه ریز نظیر شیل ها یا گل آهکی (میکرایت)یافت شود. حفظ ماده ی آلی تابع دو مقداراست:

1-میزان تولید ماده ی آلی که باید بالا باشد.

2-میزان تخریب ماده ی آلی که باید پایین باشد.

ازنظر شرایط محیط رسوبی دوشرط اساسی برای حفظ مواد آلی لازمست:

1-سرعت رسوب گذاری مناسب 2-وجود آب های فقیر از اکسیژن

اگرسرعت رسوب گذاری خیلی کم باشد میزان اکسیداسیون زیاد وتجزیه ی موادآلی شدت می گیردواگرسرعت رسوب گذاری خیلی زیاد باشد مواد آلی بادرصد کم تری دررسوب پراکنده خواهند شد درشکل زیر سرعت رسوب گذاری متفاوت برای حفظ حداکثر کربن آلی درداخل رسوبات نشان داده شده است.

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و دوم خرداد 1387ساعت 5:35  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 
 

پس به این ترتیب رسوبات دارای TOCبیش تر که درشکل گیری سنگ های منشاء هیدروکربن که درتشکیل سنگ مادر هیدروکربن نقش دارنددر شرایط ومحیط های احیایی نظیر مناطق با جریان ها ی بالارونده (Upwelling)،محیط های دریاچه ای بزرگ احیایی درمناطق استوایی ،حوضه های نیمه محدود،حوضه های نیمه عمیق واقیانوسی تشکیل می شوند.رسوبی قادربه تولید نفت وگاز است که دارای حداقلی ازمقدارکل کربن آلی (Total organic carbon)باشد.این حداقل برای سنگ های کربناته وتخریبی متفاوت است جدول زیر تقسیم بندی سنگ های منشاء هیدروکربن رابراساس محتوی TOCنشان می دهد.

-5 توزیع کربن آلی درمکان وزمان

توزیع کربن آلی درمکان وزمان متغیراست فراوانی کربن آلی برای سنگ های مختلف متفاوت است احتمال تولید وحفظ کربن آلی درسنگ های تخریبی دانه ریز (شیل ها )بیش تر ازسایر سنگ های رسوبی است ازنظر زمانی فراوانی مواد آلی وگسترش سنگ های منشاء دردوچرخه یا زمان اصلی رخ داده است این چرخه های منطبق بربالا آمدن جهانی سطح آب دریا ها درطی پالئوزوئیک   ژوراسیک   وتشیری موجب به وجود آمدن بیش از85درصد ازذخایر هیدروکربنی جهان شده است.درخاورمیانه و به خصوص درایران سنگ های منشاء اصلی درطی چرخه ی دوم درزمان کرتاسه نهشته شده اند.

2-6 تولید هیدروکربن

پس از دفن رسوبات طی سه مرحله ی اصلی دیاژنز کاتاژنزو متاژنزمواد آلی تکامل یافته وبه هیدروکربن تبدیل می شود.

الف)مرحله ی دیاژنز

این مرحله ازهمان لحظه ای که رسوبا ت دفن می شوند آغاز می گردد.این رسوبات بیش از 70%آب وخلل وفرج دارندولی بیش تر تخلخل ها در500متر اول دفن واز بین می روند پس از آن فشردگی شیل ها خیلی آهسته تداوم می یابد هر ماده ی آلی که درداخل شیل باشد نیز تغییرات پیچیده ای را تحمل می کند.بیو پلی مر ها که متشکل از پروتئین ها ، لیپید ها ،هیدرات های کربن ولیگنین هستند منشا زیستی داشته ودراین مرحله طی تجزیه ی بیوشیمیایی اول پروتئین ها وبعد هیدرات های کربن تجزیه شده به ملکول های ساده تر ی به نام ژئومونومرشکسته می شوند.بعضی از ژئومونومرها که بیش تر فعال هستند با یکدیگر به طور خود به خود واکنش انجام داده تا درنهایت ژئوپلی مرهای پیچیده ی پایدارتری به وجود می آید این تغییرا ت درابتدا توسط فرآیند های باکتریایی وشیمیایی وسپس با شکست حرارتی دنبال می شود .باافزایش عمق تدفین موادآلی بیش تر نیتروژن ،اکسیژن ،گوگردوکمی ازهیدروژن خود را از دست می دهندتنها هیدروکربن تولید شده درمرحله ی دیاژنز متان CH4است .این هیدروکربن گاز بیوژنیک (Biogenic Gas)یا گاز مرداب(Marsh Gas) نامیده می شودکه از تجزیه ی مواد آلی توسط باکتری های بی هوازی به وجود می آید محصول نهایی درطی مرحله ی دیاژنزکروژن است که درمورد آن بیش تر توضیح خواهیم داد.

درشکل زیر مراحل نمودار کلی تشکیل هیدروکربن با افزایش عمق نشان داده شده است.

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و دوم خرداد 1387ساعت 4:48  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

ب)مرحله ی کاتاژنز

درطی تدفین با افزایش حرارت وفشار ساختمان کروژن از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار شده ودراثر فشار وحرارت درطی زمان زمین شناسی تغییراتی درآن به وجود می آید که به آن بلوغ (Maturation)می گویندکه شامل تجزیه ی حرارتی وشکستن کروژن به ملکول های کوچک تر وتبدیل آن به یک ماده ی پایدار غنی از کربن نظیر هیدروکربن است درطی مرحله ی دوم کاتاژنز که دراعماق حدود یک کیلومتری به بعد وحرارت بالاتر از 80درجه ی سانتی گراد به وجود می آید ملکول های هیدروکربن به صورت نفت وسپس گاز ها مرطوب از کروژن شکسته وجدا می شود.

ج)مرحله ی متاژنز

درنهایت دراعماق زیاد (حدود عمق 4کیلومتر ودردمای ˚c225)تولید مستقیم هیدروکربن از کروژن متوقف می شود اما متان قابل توجهی می تواند کماکان ازنفت تولید شده ی قبلی توسط دگرسانی حرارتی تولید شود.درنهایت این مرحله پس از تشکیل متان با منشاء حرارتی ترکیب کروژن به کربن خالص (گرافیت )نزدیک می گرددهمان گونه که درنمودار دیده می شود فسیل های ژئوشیمیایی نیز ممکن است درطی این مراحل به ویژه در مرحله ی کاتاژنز تشکیل شود .فسیل ها ی ژئوشیمیایی ترکیبات هیدروکربنی با وزن ملکولی بالایی هستند که دربسیاری ازنفت های خام وجود دارند این هیدروکربن ها ملکول هایی هستند که از موجودات زنده درطی رسوب گذاری سنگ منشاء به وجود آمده وحفظ شده است  ولذا می تواند به عنوان نشانه های زیستی (Biomarkers)درشناسایی نوع ماده ی آلی به وجود آورنده ی نفت به کاربرده شود مثلا الکل های حلقوی پیچیده جزءفسیل های  ژئوشیمیایی می باشند.

2-7کروژنKerogen

کروژن به مواد آلی موجود درسنگ های رسوبی گفته می شود که درحلال های آلی حل نمی شود به دلیل اندازه های بزرگ ملکول ها و ساختمان پیچیده ی آن ها ،بخشی از کروژن که درحلال های آلی قابل حل است بیتومین(Bitumen)نامیده می شود.کروژن درواقع منشاء ترکیبات نفتی است ونوع آن نوع هیدروژن تولید شده را کنترل می کند .درزیرمیکروسکوپ کروژن به صورت خرده های آلی پراکنده دیده می شود برخی ازاین خرده ها ساختمان دارهستندیعنی دارای ساختمان مشخصی هستند وبرخی فاقد ساختمان اند.خرده های ساختمان دارمی توانند به واحد های بیولوژیکی مشخصی به نام ماسرال ها (Macerals)طبقه بندی شوند . ماسرال ها درکروژن هم ارز مینرال ها در سنگ ها هستند.سه گروه اصلی ماسرال ها که ازبقیه مهم ترند شاملِ:-ویترینایتVitrinite- اگزینایتExiniteیا لیپتینایتLiptinite-اینرتینایتInertinite

ویترینایت ماسرال اصلی دربسیاری از کروژن هاست ومهم ترین سازنده ی زغال سنگ  می باشد تقریبا به طور کامل از بافت ها ی چوبی گیاهان مشتق می شود از آن جایی که ویترینایت به سختی تجزیه می شود لذا درهمه ی محیط های دریایی وغیر دریایی دیده می شود.ماسرال اگزینایت که به آن لپتینایت هم می گویند عمدتا ازجلبک ها ،پولن ها ،اسپورهاوکوتیکول برگ به وجود می آید .اگزینایت معمولا درمقادیر بالا وجود ندارد وبیش تر دردریاچه ها ی پلایایی ومحیط های باتلاقی کم عمق وجود دارد.ماسرال اینر تینایت می تواند از منشاء های متفاوت به وجود آید ولی قبل از نهشته شدن شدیدا اکسید شده است.لذا ازاجزای فرعی کروژن است علاوه برماسرال های دارای ساختمان برخی از اجزای سازنده ی کروژن ها بی شکل یا آمورف هستند که به آن ها کروژنیت یا ساپروپلیک می گویند .علت بی شکل بودن مواد کروژنیک تجزیه ی شیمیایی شدید و خرد شدن مکانیکی شدید می باشد.این مواد آلی شفاف دارای رنگ قهوه ای مایل به زرد تاقهوه ای تیره هستندوعمدتا از گروه ماسرال های اگزینایت  می باشد چراکه این گروه از ذرات نرم با پیچیدگی ملکولی کم تری تشکیل شده اند که نسبت به گروه ویترینایت آسان تر وسریع ترتجزیه می شود.

2-8طبقه بندی کروژن ها

انواع کروژن رامی توان بااستفاده ازمطالعات میکروسکوپی یا پارامترهای حجمی مثل نسبت اتمی H/CوO/Cکه از تجزیه ی کروژن به دست می اید تفکیک نمود.براین اساس انواع متفاوت کروژن به دست می آید نمودارون کرولن به خوبی مسیر بلوغ انواع کروژن رانشان می دهد. اگرنمودارنسبت اتمی H/Cدرمقابل O/C راترسیم کنیم برای چهارنوع کروژن معروف روند  مشخصی به نام مسیر تکاملی دیده می شود این مسیر برای انواع کروژن هامتفاوت است ولی در کل باافزایش درجه ی بلوغ حرارتی وکاهش نسبت های H/CوO/C این مسیر ها به یکدیگر ملحق می گردند.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه بیستم خرداد 1387ساعت 19:58  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

اما درارتباط با انواع کروژن و نوع هیدروکربن تولید شده از آن ها نمودار زیر ارائه شده است.

همان گونه که از شکل مشخص است کروژن های نفت زا معمولا ممکن است بیش از65%قطعات اگزینایت وآمورف داشته باشد این کروژن های نفت زا خود به دودسته تقسیم می شوند:

کروژن نوعI(جلبکی)که لیپید ها از اجزای اصلی این نوع کروژن ها می باشند وبه تولید نفت خام های غنی از هیدروکربن های اشباع شده متمایل هستند.

کروژن نوع IIکه به آن کروژن لیپتنیک نیز می گویند منشاء دریایی داشته ،ذرات تشکیل دهنده ی آن غالبا آمورف هستند و ازتجزیه ی فیتوپلانکتون ها ،زئو پلانکتون ها وبرخی جانوران آلی تر حاصل شده اند . کروژن نوعIIتمایل به تولید نفت غنی از آروماتیک ونفتنیک دارد.وگاز بیش تری نسبت به کروژن نوع Iتولید می کنند.

کروژن نوعIIIیا کروژن های زغالی ازماسرال ویترینایت غنی است ظرفیت تولید نفت بسیار کمی دارد وبه طور عمده گازتر ومیعانی وگاز خشک تولید می کند.

کروژن نوع IVغنی از ماسرال اینرتینایت است که به شدت کمیاب هستند این نوع کروژن خنثی است وتوانایی تولید نفت وگاز راندارد.

*سنگ های رسوبی معمولا حاوی ترکیبی ازانواعی از این کروژن ها می باشند بسیاری از شیل های نفتی اغلب کروژن نوع I(جلبکی)دارند. زغال سنگ وبرخی سنگ منشاء تخریبی ساحلی مثل محیط های دلتایی دارای کروژن نوع III یاکروژن زغالی است.وبالا خره انواع مهم کروژن ها رابرمبنای نسبت H/CوO/Cطبق جدول زیرتقسیم بندی می کنند.

+ نوشته شده در  یکشنبه نوزدهم خرداد 1387ساعت 7:25  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 
 

 

 

 

 

۲-9سنگ منشاء وارزیابی آن

سنگ منشاء ازنظرتعریف سنگ دانه ریز غنی از ماده ی آلی است که قادر است دراثر تکامل حرارتی تولید هیدروکربن نماید. سنگ منشاء رامی توان درسه گروه قرار داد سنگ منشاء مفید(Effective Source Rock) که نفت خود را تولید وازخود خارج نموده است .

سنگ منشاء محتمل(Possible Source Rock) که پتانسیل منشاء بودن آن هنوز ارزیابی نشده است ولی احتمال دارد نفت تولید کرده باشد وبالا خره

سنگ منشاء بالقوه(Potential Source Rock)به سنگ رسوبی نابالغی گفته می شود که توانایی تولید هیدروکربن رادرصورت رسیدن به درجه ی بلوغ دارد.همان گونه که دربخش 2-6گفته شد،حرارت با افزایش عمق تدفین زیاد می شود وعمق واقعی برای یک سنگ منشاء خاص برای تولید هیدروکربن به همان اندازه که به نوع کروژن وتاریخچه ی تدفین بستگی دارد به شیب زمین گرمایی (Geothermal)ناحیه وابسته است.

همان گونه که گفته شد ازنقطه نظر حرارتی پنجره ی نفتی وقتی شروع می شود که سنگ منشاء درحرارتی بیش از c˚60 گرفته باشد. نفت حاصله دراین درجه حرارت پایین سنگین ونابالغ است.با افزایش درجه  حرارت نفت سبک تر تولید می شود . حداکثر تولید نفت دردرجه  ی حرارت حدودc˚100 رخ می دهد وسپس کاهش می یابد . سپس دردمای حدود c˚175 پنجره ی نفتی بسته و زون اصلی تولید گاز شروع می شود . تولید هیدروکربن تا دمای حدود c˚225 متوقف می شود ،اما متان حرارتی هم چنان تا دمای بیش تراز c˚315 درنقطه ای که سنگ منشاء متحمل دگرگونی ناحیه ای می شود از شکسته شدن نفت ،تولید می شود.

قوانین شیمی بیان می کند که نرخ واکنش های شیمیایی تابع حرارت وزمان است .شکل زیر نشان می دهد که دمای تولید نفت برای سنگ های منشاء پالئوزوئیک کم تراز c˚60 است . درصورتی که این دما برای سنگ منشاء های سنوزوئیک به بیش از c˚150 می رسد ؛یعنی ممکن است زمان اثر درجه ی حرارت یا بالعکس درجه ی حرارت اثر زمان را جبران کند . به طور مثال سنگ منشاء هایی که همیشه نسبتا سرد باقی مانده اند ممکن است 100 میلیون سال یا بیش تر را پشت سر بگذارند تا نفت تولید کنند درحالی که سنگ منشاء های جوان ممکن است فقط درطی چند میلیون سال هیدروکربن تولید کنند درصورتی که درمعرض درجه حرارت بالا قرارگیرند .

پس معمولا درجه ی حرارت نقش مهم تری نسبت به زمان دربلوغ سنگ منشاء دارد.

2-10 :روش های ارزیابی سنگ منشاء هیدروژن »به طور کلی ارزیابی سنگ منشاء به دوروش آزمایشگاهی و رسم منحنی های تاریخچه ی تدفین  انجام می گیرد که در این جا به شرح آن ها می پردازیم:

1 – روش های آزمایشگاهی :دراین روش از سه متد کلی پتر گرافی آلی ،آنالیز شیمیایی و ارزیابی حرارتی استفاده می شود.که به وسیله ی آن پارامترهایی نظیر مقدارو نوع ماده ی آلی ونیز درجه ی بلوغ ماده ی آلی مشخص می گردد.پتروگرافی آلی شامل مطالعه ی مواد آلی توسط میکروسکوپ های بانورعبوری ،نور انعکاسی ونور ماورای بنفش می باشد.دراین روش با استفاده از برخی ویژگی های قابل مشاهده نظیر ساخت داخلی ، شکل  ، رنگ وشدت انعکاس  نور می توان اجزای تشکیل دهنده ی کروژن را شناسایی نمود .ازروش های مهم شیمیایی می توان تجزیه ی عنصری کروژن (O,C,H) ،اسپکتروفنومتری مادون قرمز،رزونانس چرخش الکترون وایزوتوپ کربن رانام بردوبالا خره

 پایرولیز(Pyrolysis)مواد آلی یک روش حرارتی است که برای تشخیص کیفیت وبلوغ حرارتی سنگ های منشاء استفاده می شود.

این روش با حرارت دادن ماده ی آلی درغیاب اکسیژن انجام وجهت  تولیدوآزاد شدن هیدروکربن ازمواد آلی وتعیین پتانسیل هیدرکربن زایی باقیمانده ی مواد آلی موجود درسنگ به کار برده می شود.برای انجام این آنالیز ازدستگاه راک اول پایرولیز

(Rock Evel Pyrolysis ) استفاده می شود درطی این آنالیزچندین پیک شاخص درحرارت های مختلف به دست می آید که هرکدام معنا وتفسیر خاص خود دارد.

 

دردمای حدود c˚300 پیک S1 برحسب میلی گرم هیدروکربن درهرگرم سنگ حاصل می شود .این پیک بیان گر میزان هیدروکربن ها ی آزادی است که درزمان رسوب گذاری درسنگ وجود داشته ویا ازکروژن در طی تدفین رسوبات شکل گرفته است .دردمای بین c˚ 300- 600 پیک S2 برحسب میلی گرم هیدروکربن درهر گرم سنگ ظاهر می شود .این پیک ناشی از شکسته شد ن کروژن وبیتومین های سنگینی است که تا دمای c˚300 مقاوم بوده اند.

دراین درجه حرارت  مقدارهیدروکربن های تولید شده از شکستن حرارتی کروژن درحد نهایی خود است .پیک S3بیان گر مقدار CO2 است که از شکسته شدن گروه های کربوکسیل ودیگر ترکیبات اکسیژن دار کروژن دردمای c˚390 حاصل می شود.پیک S4 میزان CO2 آن برحسب میلی گرم CO2 درهر گرم سنگ است واز اکسیداسیون کربن آلی باقی مانده دردمای c˚600 وتحت فشار اتمسفر وسپس ازپشت پیک S2 به دست می آید.

با استفاده از آنالیز دستگاه راک اول پایرولیز(Rock Evel Pyrolysis ) باز متد هایی نظیر »

پتانسیل زایش(Genetic Potential )                         =S1+S2 

شاخص زایش (Production Index)                        =       

شاخص هیدروژن(Hydrogen Index )                     =   

شاخص اکسیژن (Oxygen Index)                          =       بدست آورد.

برای اندازه گیری مقدارکل کربن آلی  درسنگ منشاء دوروش وجود دارد .روش اول که امروزه کم تر از آن استفاده می شود بااستفاده از سوزاندن مستقیم نمونه است .دراین روش بعد از پودر کردن وشستن نمونه بااسید کلرید ریک برای ازبین بردن کربنات بعد نمونه دربرابر اکسیژن وفشار اتمسفری درحرارت حدود ˚c1000 سوزانده  می شود وCO2حاصل ازسوختن مواد آلی مقدار کربن آلی رامشخص می کند.درروش جدید که نسبت به روش قدیم دقیق تر است با آنالیز نمونه توسط دستگاه پایرولیز راک اول  TOC برحسب درصد وزنی وبراساس پیک های پایروگراف ازرابطه ی زیر به دست می آید:

= کربن پایرولیز شده   

  = کربن باقی مانده

 2- 10 – 2 اندازه گیری درجه ی بلوغ حرارتی ماده ی آلی:اندازه گیری حداکثر درجه حرارتی که یک سنگ منشاء خاص طی آن پخته شده بسیار مهم است .برای این منظور نیاز به حرارت سنج های دیرینه (پالئوترمومترPaleothermometer ( داریم . روش های متعددی برای اندازه گیری حداکثر درجه حرارتی که یک سنگ منشاء تحمل کرده است وجود دارد که دراین جا به مهم ترین آن ها اشاره می گردد:

1)پس از آن که کروژن از سنگ منشا ء جدا شده محتوی (O,C,H) ازطریق آنالیز شیمیایی مشخص و از طریق نسبت H/CوO/C روی دیاگرام ون کرولن پلات می شود .به خاطر داشته باشید که برای انواع کروژن کاهش نسبت زیاد فوق به علت افزایش درجه ی بلوغ آن یعنی افزایش درجه ی حرارت است .

2)رنگ برخی از ماسرال های کروژن نیزمی تواند برای پالئو ترمومتری به کارآید.اسپورها وپولن ها درابتدا بی رنگ هستند.افزایش درجه حرارت سبب کاهش هیدروژن واکسیژن مواد آلی وغنی شدن آن ها از کربن می شود به این شاخص شاخص دگرسانی حرارتی می گویند(Thermal Alteration Index TAI=) که از یک تا پنج است وشامل ده رنگ است.که با افزایش درجه ی بلوغ حرارتی ،رنگ اولیه اجزای گیاهی که ابتدابی رنگ یازرد کم رنگ است به زرد تیره ،نارنجی ،قهوه ای متوسط ،قهوه ای تیره،وسیاه تبدیل می شود .رنگ زرد نشان گر مرحله ی نابالغ مواد آلی

 (ایم مچور تا ساب مچورSub mature – Immature)است که طی آن نفت سنگین ایجاد می شود.وجود رنگ نارنجی وقهوه ای متوسط در مواد آلی مرحله ی بلوغ (مچور) آن ها را نشان می دهد که طی آن نفت وگاز ترونفت میعانی تولید می شود وبالاخره رنگ قهوه ای تیره تاسیاه بیان گر مرحله ی سوپر مچور یا اورمچور است که مصادف با تولید گاز خشک است .بهترین حالت حالت مچور است .برای زمان های قبل از دونین که گیاهان وجود نداشتند درجه بلوغ حرارتی را می توان از شاخص رنگ کنودونت ها تعیین کرد.

3)روش دیگر براساس ضریب انعکاس ویترینایت است ویترینایت ماسرال چوبی مشتق شده از گیاهان خشکی آلی است .هنگامی که کروژن حرارت می بیند لایه های آروماتیک موجود درساختمان ویترینایت بیش تر منظم می شوند .که این رویداد ضریب انعکاس یا درخشش ویترینایت را به طور تدریجی افزایش می دهد.

4)استفاده از کانی شناسی به ویژه کانی شناسی رس ها درپالئومتری مفید است به عنوان مثال می دانیم که کانی های رسی درطی تدفین باافزایش فشارو حرارت  آب خود را ازدست می دهند ومنظم تر می شوند وعموما رس های لایه مختلف ومونت موریونیت وانواع دیگر رس ها ازقبیل ایلیت وکلریت تبدیل می شود وبیشتر این اتفاق در محدوده ی پنجره ی تولید نفت اتفاق می افتد.

5)یکی از راه های اندازه گیری تغییرا ت ناشی از درجه ی حرارت دررس هاتعیین درجه تبلور ایلیت می باشد .پیک های مربوط به ایلییت درگراف های XRD هنگامی که درجه حرارت افزایش پیدا می کند تیز تر ،باریک تر ومتقارن تر می شود.

2 – 10 – 3 ارزیابی سنگ های منشاء بااستفاده از تاریخچه ی تدفین»

روش لوپاتین با ترسیم یک منحنی تاریخچه ی تدفین برای قدیمی ترین سازند شروع می شود .به عنوان مثال دریک منطقه ای ،رسوبات به طورپیوسته اما درنرخ های متفاوتی از زمان نهشتگی قدیمی ترین سازند در 100میلیون سال پیش تجمع یافته اند ودر حال حاضر این رسوبات درعمق 3700متری قراردارند.حال به صورت قدم به قدم منحنی تاریخچه ی تدفین را می سازیم .برای این کار از اطلاعات جدول زیر استفاده می کنیم .

 

+ نوشته شده در  جمعه هفدهم خرداد 1387ساعت 7:42  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 
 

قدم بعدی نشان دادن اطلاعات جدول برروی نمودار زمان – عمق می باشد

ما بایستی درنمودار زمان عمق ابتدا دونقطه را که یکی زمان نهشته شدن رسوب ودیگری موقعیت کنونی آن است را روی نمودار مشخص کنیم .حال بایستی با اطلاعات جدول مکان هندسی نقاط را روی نمودار مشخص کنیم (6نقطه ) .برای پیدا کردن مکان دقیق نقاط به این موضوع بایستی توجه کرد که امروزه (سن صفر) رسوبات ما 3700متر عمق دارند .درده میلیون سال گذشته ضخامت رسوبات 500 – 3700 برابر با 3200متر بوده ودرصد میلیون سال قبل ضخامت رسوبات 3700-3700برابر صفر بوده است.با این محاسبه 6نقطه برروی نمودار زمان عمق مشخص می گردند .اتصال این نقاط به یکدیگر منحنی تاریخچه ی تدفین را  کامل می کند .درقدم بعدی منحنی های تاریخچه ی تدفین همه ی افق های کم عمق تر وجوان تر به همان ترتیب رسم می شود تمام این منحنی ها موازی با قدیمی ترین افق است .

گام بعدی تهیه ی تاریخچه ی درجه حرارت هم راه با منحنی تاریخچه ی تدفین است . درجه حرارت زیر سطحی هر عمقی باید درتمام مدت مربوط به گذشته ی زمین شناسی مشخص شده باشند .ساده ترین راه این است که شیب زمین درتمام مدت ثابت باقی مانده باشد فرض کنیدبرای چاه فرضی درجه حرارت سطحی c˚19 ودرجه حرارت درعمق 3700 متری چاه c˚133 اندازه گیری شده باشد .با استفاده از این داده ها می توانیم شبکه درجه حرارت را بسازیم.

 

بعد ازساخته شدن منحنی های تاریخچه ی تدفین وشبکه های درجه حرارت باید آن ها را روی هم نمایش داده شکل بالا (برای جلوگیری از اتلاف وقت منحنی اصلی نمودارزمان – عمق روی شبکه درجه حرارت ترسیم می کنیم .)دراین شکل محل تقاطع منحنی تاریخچه ی تدفین با هرایزوترم (خطوط هم حرارت )به وسیله ی نقاط مشخص شده است.

اینتروال های درجه حرارت توسط فواصل ایزوترمی برای هر ده درجه ی سانتی گراد تعریف شده است یک فاصله ی زمانی ،مدت زمانی است که سنگ درمحدوده ی درجه حرارتی خاص گذرانده است .بلوغ کل با جمع نمودن بلوغ اضافه شده درهر محدوده درجه حرارت محاسبه می شود.برطبق محاسبات بلوغ برای تعریف هردوفاکتور زمان و درجه حرارت به هریک ازمحدوده های درجه حرارت به نموداربالانیازاست .فاکتوردرجه حرارت به طور نمایی باافزایش دما ،افزایش می یابد.لوپاتین ،اینتروال 100تا110 درجه سانتی گراد رابه عنوان مبنا انتخاب نمود وآن رابه یک مقدارشاخص (n=0) نسبت داد مقادیر شاخص n مرتبا دردرجه حرارت های بالا افزایش می یابد ودردرجه حرارت های پایین کاهش پیدامی کند .هرمحدوده ی درجه حرارت را باγ نمایش می دهند که مقدارآنγ=  است .بنابراین فاکتورγ به صورت نمایی وابستگی بلوغ به درجه حرارت را نشان می دهد .

از ضرب فاکتورزمان هرمحدوده حرارتی در فاکتورγ  اندیس زمان – حرارت (Time Temprature Index) (TTI)به دست می آید.مقدارTTI بلوغ بدست آمده ی سنگ را درآن محدوده ی حرارتی نشان می دهد .برای بدست آوردن بلوغ کل باید تمام مقادیرTTI سنگ راجمع نمود .برای مثال TTI  کل درطول الیگوسن پیشین (36میلیون سال قبل )برابر 6/10بوده است.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه ششم خرداد 1387ساعت 2:51  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

2 – 10 – 4 فاکتورهای تدفین موثر بربلوغ حرارتی »

چون بلوغ حرارتی توسط زمان وحرارت وپختگی کنترل می شود تاریخچه ی تدفین به شدت بلوغ حرارتی سنگ منشاءراتحت تاثیر قرارمی دهد.شکل زیرچهارنوع مسیری را که توسط یک سنگ قدیمی 80میلیون ساله که عمق دفن کنونی آن سه هزارمتر است را نشان می دهد درشکل A سنگ بایک نرخ ثابت درتمام تاریخ 80 میلیون سال دفن شده است .درشکل B دفن درطی 60 میلیون سال اول خیلی آهسته بوده ودر 20میلیون سال آخرکاملا سریع شده است .درشکل C برعکس دفن سریع درطی 20 میلیون سال اول رسوب گذاری را نشان می دهد که با یک هیاتوس(گپ) رسوبی غیرفرسایشی هم راه بوده است .برای 60 میلیون سال آخر درشکل D ،40میلیون سال دفن سریع تا عمق 4000متری سپس یک هیاتوس رسوبی (غیرفرسایشی) از40 تا 20میلیون سال (طی 20 میلیون سال) وبعد در طی 20میلیون سال آخر بالا آمدگی وفرسایش به عمق سه هزار متری ورسوبات اتفاق بلوغ محاسبه شده برای این 4شکل نشان می دهد که این مقدار درشکل D به مراتب بالاتراست زیرا رسوبات به عمق 4000 متررسیده ودراین جا درجه حرارت بالا تراست وحتی برای مدت زمانی بدون آن که فرسایشی دررسوبات انجام گیرد دراین عمق ودرجه حرارت قرار گرفته است.

 

-11 شیل های نفتی

سنگ منشاء هایی هستند که هیچ گاه به درجه حرارت لازم جهت زایش نفت وگاز نرسیده اند .این سنگ های دانه ریزکه عمدتا ازجنس شیل می باشند مقدار قابل توجهی کروژن دارند یک شیل نفتی ویک سنگ منشاء نفت به مقدارزیادی با یک دیگر متفاوتند.شیل نفتی نابالغ است وفقط تحت تجزیه ی حرارتی ، نفت تولید می کند .ولی ازنظر غنی بودن ازکروژن معمولا ازسنگ مادر غنی تر است .شیل ها یی که غنی از ماده ی آلی اند وبه طور عمیق دفن شده اند وشیل های پر باری نیستند درشیل های نفتی نفت  درساختمان پیچیده ی کروژن قراردارد که این نفت فقط با حرارت دادن شیل نفتی تابیش از ˚c500 وطی فرایند پایرولیز تولید می شود معمولا حداقل 5% وزنی محتوی مواد آلی (TOC) برای شیل نفتی درنظر گرفته می شود .تمامی شیل های نفتی عمدتا کروژن نوع یک و نوع دو دارند.شیل های نفتی دربسیاری ازنقاط دنیا درزمان ها مختلف یافت می شوند .یکی از بهترین نمونه های شیل های نفتی مربوط به سازند گرین ریور(Green River) به سن ائوسن درغرب امریکا ست این شیل یک شیل واقعی نیست بلکه مارن غنی از کروژن نوع یک  است که حدود دو تریلیون بشکه نفت دارند .تخمین زده می شود که شیل های دنیا بیش از 4تریلیون بشکه نفت دارند که حدود دو درصد آن با تکنولوژی امروزی قابل استخراج است.

2- 12 محیط های رسوبی سنگ های منشاء

ازمدت ها قبل رسوبا ت ریز دانه ی آواری وکربناته (شیل ومیکرایت)به عنوان سنگ های اصلی منشاء نفت شناخته شده اندکه بایستی دارای مقداری مواد آلی باشند .دردریا مواد آلی درقسمت هایی حفظ می شوند که ازنظر اکسیژن فقیر باشند واین قسمت ها درلایه های پایین آب قرار دارند .هم چنین تجمع مواد آلی درقاره ها احتیاج به شرایط خاصی دارد ازجمله باتلاق های پیتی (Bog Peat) که درآب وهوای مرطوب درمرحله ی اول زغال سازی تشکیل می شوند این مواد آلی عمدتا ازقطعات گیاهی تشکیل شده که سرعت اکسیداسیون وتجزیه ی باکتریایی کم تری دارند وازنظر تولید نفت نسبت به نوع دریایی غنی نیستند.پس علاوه بر مقدار ونوع ماده ی آلی وجنس سنگ منشا ء ومچوریتی آن فاکتورهای دیگری نیز درارزیابی نفت زایی سنگ منشاء نقش مهمی دارند که مهم ترین آن ها عبارتند از :فاکتورهای چینه شناسی ،ضخامت ،گسترش جانبی وحجم سنگ منشاء . دراین قسمت به محیط های رسوبی مناسب برای رسوب گذاری سنگ منشاءاشاره می شود»

1)حوضه های بسته ی دریای عمیق:

حوضه های بسته ی فاقد اکسیژن مکان های عمده ی تشکیل سنگ منشاء هستند دریای سیاه رامی توان به عنوان نمونه ی امروزی مثال زد.دراین نوع حوضه ها کنترل کننده ی عمده ی رسوبات غنی ازکربن آلی ،آب های کف فاقد اکسیژن است که منجربه حفظ زیاد کربن آلی می شود.این حوضه ها باجابجایی کم آب بین سطح وعمق مشخص می شوند .غالبا دراین حوضه ها یک زون باریک درستون آب وجود دارد که خصوصیات فیزیکی وشیمیایی آب هم چون دما ،چگالی ،شوری ،اکسیژن وH2S به صورت ناگهانی تغییر می کند درزیر این زون تجزیه ی مواد آلی محدودمی شود لذارسوبات این زون غنی از کربن آلی است.

2)مناطق با جریان های روبه بالا (Up Welling) :

این مناطق نواحی هستند که توده های بزرگی از آب های سرد اقیانوسی موادغذایی واکسیژن محلول را ازاعماق اقیانوس به سطح انتقال می دهند .این آب ها دارای مواد مغذی هم چون نیترات ،فسفات وسیلیکات هستند بنابراین باعث تولید موجودات زیادی می شوند .امروزه سواحل شمال غرب وجنوب غرب افریقا ،پرو  وشمال غرب امریکا مناطقی ازاین نوع می باشند .

3)فلات های قاره ای بدون اکسیژن:

شیل های سیاه که درمحیط های کم عمق دریایی رسوب کرده اند عمدتا مربوط به پالئوزوئیک ومزوزوئیک هستند.چرخه های پیش روی وپس روی دریای اپی کانتی ننتال Epicontinental (کنار قاره ای )روی زغال سنگ های نارس باتلاقی وپهنه های دلتایی انجام می شود وباعث فراوانی وجریان مواد غذایی درمحیط دریایی می شود. وبه همین ترتیب محیط مناسبی به دلیل وجود شرایط احیایی برای تشکیل شیل های سیاه فراهم می گردد.

4)مخروط های زیردریایی پیش رونده:

مخروط های زیردریایی پیش رونده سکانس های رسوبی هستند که دردریای عمیق نزدیک قاره تجمع می یابند وتوسط رودخانه تغذیه می شوند .مواد آلی رسوب یافته دراین مخروط ها منشاء تخریبی دارند .وفقیر از هیدروژن اند.ودراثر جریان های توربیدایتی دفن سریع می یابند . ودرنتیجه مواد آلی حفظ می شود مثال امروزی ؛مخروط های می سی سی پی  وبنگال است.

5)محیط های تبخیری:

مطالعات اخیرنشان داده که توده های زیستی می توانند درحد زیادی درمحیط های تبخیری وجود داشته باشند .مواد آلی موجود درلاگون خیلی شور ،شامل فرش های میکروبی مانگروها وعلف های دریایی(Sea Grass )است.مثالی ازاین نوع محیط هاامروزه درحوضه ی تبخیری الیگوسن فرانسه دیده می شود.

6)دریاچه ها :

به عنوان مکان هایی مناسب برای رسوب گذاری سنگ های غنی ازنفت شناخته شده اند.غنی شدگی رسوبات دریاچه بستگی به تامین موادغذایی ازطریق رودخانه هایی که به دریاچه می ریزند وهم چنین پایداری این مواد درداخل دریاچه است که اکثر مواد الی درعمیق ترین قسمت دریاچه رسوب می کند وشرایط حاکم بردریاچه ها معمولا احیای است.

7)سکانس های دلتایی – رودخانه ای :

رسوبات رودخانه ای دلتایی مهم ترین سنگ منشا برای گاز طبیعی هستند البته بعضا به عنوان سنگ منشا نفت نیز گزارش شده اند.ماسرال غالب درکروژن این گروه ویترینایت است که منجربه تشکیل زغال سنگ می شود که زغال منشاء گاز طبیعی ومتان می شود.

2 – 13 تکتونیک وسنگ منشاء»پراکندگی سنگ منشاءها درطول زمان زمین شناسی نشان می دهد که شرایط خاص تکتونیکی برای گسترش سنگ های منشا لازم است .حداکثر گسترش سنگ های منشا دریایی دردونین پسین ودرژوراسیک پسین – کرتاسه است که دقیقا منطبق بر اشتقاق قاره ها وحداکثر فعالیت کششی ازجمله درحوضه های حواشی غیرفعال یکی از دلایلی که توسعه ی سنگ منشا را درشرایط کششی توجیه می کند بالا آمدن جهانی سطح آب دریاهاست که سبب گسترش فلات های قاره،جایی که سنگ های منشا دریایی نهشته می شوند می گردد.

 

+ نوشته شده در  جمعه سوم خرداد 1387ساعت 3:24  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

 

3-9 طبقه بندی انواع نفت خام:

نمودارهای متنوعی برای طبقه بندی انواع نفت خام پیش نهاد شده است شکل زیر دیاگرام مثلثی ارائه شده توسط تیسوت – ولته نشان داده شده است.

این نمودار برپایه ی فراوانی آروماتیک ها پارافین ها ونفتن ها وآسفالتین ها می باشد .این طبقه بندی به دلیل آن که علاوه بر تفکیک نوع هیدروکربن ها مسیر دگرسانی نفت به وسیله ی بلوغ حرارتی یا تجزیه ی باکتریایی رانشان می دهدازسایرطبقه بندی هامهم تراست.

 

نفت های پارافینی عموما سبک هستند و گوگرد آن هاکم است ونفت های بالغی محسوب می شوند.

مثال ازنفت های پارافینی »قطب شمال ،لیبی ،واندونزی

نفت های پارافینیک – نفتنیک که بخش میانی نمودار نموداررااشغال می کنند معمولا دارای چگالی متوسطی بوده وحاوی نفت ویسکوزبا گوگرد پایین می باشد مثال ،نفت های دونین – کرتاسه وترشیری شمال وغرب افریقا .نفت های آروماتیک حدواسط نسبتا سنگین بوده وحاوی گوگرد زیادی می باشند.مثال ،حوضه ی زاگرس ایران ،تگزاس غربی ،برخی از چاه های ونزوئلا وکالیفرنیا .

عمده ی نفت های خام دنیا ازنوع پارافینی- نفتنی ویاآروماتیک حدواسط هستند که ذخایرعظیم کرتاسه وژوراسیک خاورمیانه راتشکیل می دهند.

 

۳-10 پالایش نفت:

عمل پالایش نفت خام درپالایشگاه به منظور تفکیک بخش های مختلف هیدروکربنی است که مواد استفاده ی مختلف دارند اساس کار پالایشگاه درواقع تقطیریا تفکیک مواد هیدروکربنی بااستفاده از حرارت است .حرارت سبب می شود که اجزای هیدروکربن جوشیده وتبدیل به بخار شوند .به واسطه ی این امرمی توان بخش های مختلف هیدروکربن را که نقطه ی جوش متفاوت دارند ازیک دیگرتفکیک نمود .باافزایش وزن ملکولی هیدروکربن ودرپی آن افزایش چگالی وگرانروی درجه ی حرارت وجوش آن افزایش می یابد.تقطیر نفت خام نشان می دهد که حدود 70-80 درصد آن ها ازهیدروکربن های سنگین تراز C10 تشکیل شده اند.درطی تقطیر نفت خام مواد هیدروکربنی زیربه ترتیب حاصل می شوند:

1.گازولین ونفتا(C4-C10)

2.نفت چراغ(C11-C13)

3.نفت گازسبک یا گازوئیل سبک(C14-C18)

4.نفت گازسنگین(C19-C25)

5.روغن های روان کننده (C26-C40)

6.موادباقی مانده و نفت های سوختنی سنگین (بیش ازC40)

ارزش یک نفت خام بستگی به مقدار درصد هرکدام ازبخش های فوق دارد .وهرچه نفت سبک تر باشد دارای ارزش بیش تری است.

3-11خواص فیزیکی نفت خام:

مهم ترین ویژگی های نفت خام که تخت تاثیر خواص شیمیایی آن می باشد به شرح زیر است:

1)رنگ:نفت به رنگ های مختلف ازجمله زرد ،سبز، قهوه ای ،قهوه ای تیره وسیاه دیده می شود.نفت های پارافینی به رنگ های روشن و سبزدرنورانعکاسی هستندونفت های آسفالتین غالبا قهوه ای تاسیاه هستند.هیدروکربن هاوقتی درمعرض اشعه ی ماروای بنفش قرار می گیرند تحریک می شوند واز خود خاصیت فلورسانس نشان می دهند .

2)گرانروی یاویسکوزیته:ویسکوزیته یا گرانروی اصطکاک درونی یک سیال است که درمقابل جریان یافتن آن سیال مقاومت می کند .گرانروی نفت به تعداد اتم های کربن وهم چنین به کازهای حل شده درآن بستگی دارد هر چه تعداد اتم های کربن زاید تر ومیزان گاز حل شده درنفت کم تر شود گران روی بیش تر می شود .گران روی نفت دامنه ی بسیار وسیعی بین 2/0-50 سانتی پوآزدارد .به طوری که برخی ازنفت های خام یا گران روی بالا قادر نیستند درخطوط لوله پمپاژشوند.برخلاف گازها گران روی مایع با افزایش حرارت کاهش می یابد واصطکاک درونی اش کم می شود وقتی نفت به سطح زمین می رسد چون دما کاهش پیدا می کند وگاز خارج می شود درنتیجه گران روی آن افزایش می یابد.

3)نقطه ی ریزش(Pour Point):نقطه ی ریزش یک راهنمای خوب برای تعیین گران روی است .نقطه ی ریزش یک نفت خام کم ترین دمایی است که نفت می تواند تحت شرایط استاندارد جریان پیدا کند. نقطه ی ریزش یک نفت خام سنگین حدودc˚40 وبرای نفت خام سبکc˚26- است.

4)چگالی(Density):چگالی نفت درسطح زمین به وسیله ی قراردادن نمونه دریک تنگ استوانه ای با استفاده از یک هیدرئومتر اندازه گیری می شود چگالی نفت معمولا درواحد API (American Petroleum Institute)که به وسیله ی موسسه ی نفت آمریکا تعریف شده بیان می گردد.فرمول زیر:

API=

درجه ی APIباچگالی نفت نسبت معکوس دارد .نفت های سبک وزن مخصوص پایینی دارند(وزن مخصوص کم دارای APIبالاهستند)مثلانفت خام دارای API  40دارای وزن مخصوص 83/0ونفت خام دارای APIکم تر از 25دارای چگالی 9/0می باشد.

ρ=83/0 →   API=40

ρ=9/0        API=25↓

ρ=1            API=10

به طورکلی درطبقه بندی جهانی نفت های خام سبک وسنگین نفت های باAPI بیش از 30 به عنوان نفت خام سبک 22- 30به عنوان نفت خام متوسط وکم تر از 22APIبه عنوان نفت خام سنگین درنظر گرفته می شودبهترین نفت های خام دارای APIبالای 37هستند که درخاورمیانه – دریای شمال ولیبی یافت می شود.نفت های خام خیلی سبک درالجزایر ،استرالیا واندونزی ونفت های خیلی سنگین درایران وکالیفرنیا یافت می شود.نفت های خام لزوما فقط هیدروکربن مایعی که ممکن است ازیک مخزن زیرزمینی تولید شود نیست غالبا هم راه باتولید گاز طبیعی یک هیدروکربن سبک وروشن باAPIبالا به دست می آید که نفت میعانی (Condensate) نامیده می شود که شامل گازهای هیدروکربنی سنگین است که درشرایط وفشارودمای مخزن به صورت فازگازی است ولی وقتی که به سطح می رسد میعان یافته وبه شکل فازمایع درمی آید. 

5)قابلیت تراکم پذیری نفت(Compressibility)قابلیت تراکم پذیری نفت به میزان گازحل شده در آن بستگی دارد.نفت های باقابلیت تراکم کم که مقدار گازمحلول کمی دارند .درهنگام تولید فشارآن ها به زودی پایین می آید

6)دگرسانی نفت:نفت خام ممکن است باافزایش حرارت وفعالیت های باکتریایی دگرسان شود.دگرسانی نفت های خام به وسیله ی بلوغ حرارتی باافزایش عمق تدفین وزمان رخ می دهد .اجزای سنگین ترنفت های خام دراثرفرایندشکست ملکولی سبک تروپارافینی تر می شود.یعنی محتوی گاز↑ومحتوی S↓خواهد داشت.نفت های خام رامی توان ازنظر سن وعمق تدفین تقسیم بندی نمود .دراین تقسیم بندی نفت هابه چهار گروه کم عمق جوان ،عمیق جوان ،وعمیق قدیمی وکم عمق قدیمی تقسیم می شوند:

کم عمق جوان دارای ویسکوزیته ی بالا

عمیق جوان دارای گران روی یا ویسکوزیته ی کم و APIبالا تر

عمیق قدیمی دارای کم ترین گران روی وکم ترین چگالی وکم ترین محتوی S را دارایند(بهترین کیفیت)

کم عمق قدیمی که قابل مقایسه با عمیق جوان می باشد وتقریبا بیش ترویژگی های آن رادارا می باشد.

علاوه برتاثیردما وعمق تدفین برروی کیفیت نفت نوع سنگ منشاءنیز مهم است به عنوان مثال نفت تولید شده ازرسوبات احیایی دریایی معمولا ازنوع آروماتیک – حدواسط با گوگرد بالا ست.درصورتی که رسوبات دلتایی یاساحلی سنگ منشاء بهتری هستند ونفت خام ازنوع پارافینی تا پارافینی – نفتنی باگوگرد کم ترازیک درصد تولید می کنند .جریان های آب زیرزمینی وبرخی فعالیت های باکتریایی می توانند نفت سنگین ونهشته های ماسه ی قیری (Tar Sand) رابه وجود آورند.

7)رفتارفازی هیدروکربن ها:درک ارتباط بین دما وفشار وحجم درمورد یک ترکیب می تواندبرای درک رفتارفازی ترکیبات پیچیده نفتی باشد.این ارتباط به راحتی درآزمایشگاه با اندازه گیری تغییرات فشاروحجم ترکیب دردماهای ثابت به دست می آید به دست می آید .فاز درتعریف یعنی ناحیه ای مجزاوهم گن ازنظر خواص فیزیکی که ازنواحی دیگر به وسیله ی مرزهای مشخص جدا می شودبرای مثال یک لیوان آب بامقداری یخ تشکیل دهنده (آب)دارد که سه فاز جامد مایع وگاز است در صنعت نفت وگاز دوفازمایع(نفت وآب)وگازبسیار اهمیت دارد وفاز جامد ازاهمیت کم تری برخورداراست .درشرایط فشار ودمای متفاوت فازهای هیدروکربنی تغییر می کند.پیش گویی تغییرات فازی با تغییرات درجه حرارت وفشار درمخزن ازاهمیت زیادی برخوردار است .شکل زیررادرنظرمی گیریم تاثیر دوعامل فشار وحجم برفازهای مختلف هیدروکربن بررسی شده است.

 

 

 این نموداریک نمودار فشار- حجم (P-V) است .ناحیه ی Iبیان گر خواص مایع متراکم است. منحنی A-Cیامنحنی نقطه ای نقطه ی حباب مکان هندسی نقاط وفشاروحجم است که درآن جا اولین حباب های گاز تشکیل می شود.ناحیه ی II منطقه ی دوی فازی است .منحنی B-C یامنحنی نقطه ی شبنم مکان هندسی نقاطی از فشاروحجم که درآن ها اولین نظرات مایع تشکیل شده است راتوصیف می کند .ناحیه ی III بیان گر خواص گاز است ومنحنی نقطه ی شبنم ونقطه ی حبا ب B-C درنقطه ی C (نقطه ی بحرانیCritical Point ) به هم می رسندفشار ودما وحجم بحرانی به ترتیب Pc,Tc,Vc نشان داده می شود.درنقطه ی بحرانی فازهای مایع وگاز رانمی توان ازیک دیگر تشخیص داد،زیراخواص آن ها مشابه است.

اگرفشارنقطه ی حباب وفشار نقطه ی شبنم روی نمودارP-V برای ایزوترم های مختلف به عنوان تابعی ازدما رسم شود یک نمودار فشار – دما (P-T) به دست می آید (شکل 3-22) همان گونه که درشکل دیده می شود خطوط خط چین داخل منحنی خطوط کیفیت نا م دارند وبیان گر شرایط دما وفشار درحجم های مساوی مایع است وبالاخره درشکل (3-24)توصیف فازدیاگرام های انواع اصلی سیالات مخزن رانشان می دهد که برای پیش گویی رفتار سیالات درطول تولید استفاده می شود.

همان گونه که دیده می شودشرایط اولیه برای گا زخشک خارج ازپوشش دوفازی ودرسمت راست نقطه ی بحرانی است درجه ی حرارت یک گاز میعانی بین درجه حرارت بحرانی ودرجه حرارت ماکزیممی است که درآن دوفاز مایع وگاز باهم وجوددارندوبالاخره برای هردونوع نفت ندارد نفت سیاه درجه حرارت اولیه ی مخزن زیرنقطه ی بحرانی است .وبنابراین سیال به حالت مایع درمخزن می باشدچنان چه فشار پایین بیافتد عاقبت به نقطه ی جوش می رسدوگاز ازمایع جدا می شود.ترکیب این گاز بیش تر مخلوطی از تشکیل دهنده های فرارخواهد بود.

 

فصل چهارم

سیالات وشرایط زیرسطحی

4-1 مقدمه

برای اکتشاف نفت لازم است که مناسبی درباره ی شرایط زیرسطحی (Subsurface) حوضه ی مورد مطالعه داشته باشیم ،این شرایط ازحوضه ای به حوضه ی دیگرمی تواند متفاوت باشد.ومی تواند اثرات اساسی ومهمی روی سیستم های نفتی داشته باشد.

4-2 سیالات زیرسطحی :بهترین سیالاتی که درزیر سطح زمین مورد توجه زمین شناسان نفتی می باشدهیدروکربن ها و آب می باشد .راجع به هیدروکربن ها قبلا بحث شد.اما درارتباط با آب مطالب زیرارائه می گردد:

براساس چگونگی پیدایش آب ها به 4گروه زیرتقسیم بندی می شوند:

1-      آب های جوی که درواقع آب های جوی موجود درنزدیکی سطح زمین هستند .که ازنفوذ آب باران به وجود می آیند PHپایین ،اکسیژن بالاوفاقد شوری

2-      آب های فسیل ؛به آب های میان روزنه ای اطلاق می شود که برای مدت طولانی درچرخه ی هیدرولیکی قرارنداشته اندواحتمالامیان آب های اولیه محبوس شده دررسوبات درطی چرخه رسوب گذاری می باشندکه ممکن است شوری اولیه آب را درمحیط رسوب گذاری نشان دهد.

3-      آب های جوان که ازماگما منشاء می گیرند.

4-      آب های مخلوط(Mix)که می تواند مخلوطی از گروه های دیگر آب های زیرسطحی باشد.

آب های زیر سطحی هم چنین براساس نحوه ی قرارگیری درداخل مخزن به دوگروه آب آزاد وآب ثابت تقسیم می شود.

آب آزاد یا جاری می تواند درداخل شبکه منافذ سنگ مخزن وقتی که تحت تاثیر اختلاف فشار قرار گیرد حرکت نماید وآب ثابت یا به سطح کانی هاچسبیده ویا داخل شبکه منافذ موئین به تله افتاده است.

درجه ی شوری آب منفذی با مقیاس PPM یا میلی گرم درلیتربیان می شود.شوری آب دریاحدود PPM 35000 است وشوری آب منفذی داخل مخزن بسیارمتغییر می باشد.شوری آب به دلیل وجود کاتیون ها وآنیون های

,  , , , ,   ,

است شوری آب منفذی هدایت الکتریکی سنگ ها راتحت تاثیر قرار می دهد.درماسه سنگ ها باافزایش هرکیلومترعمق ،حدود PPM100 برمیزان شوری آب افزوده می شود ولی این مقداردرشیل ها بسیار کم تر است. زیرا شیل ها ازحرکت یون ها ی نمک جلوگیری می کنند.

4-3 دما ی زیر سطحی :ازسطح تا مرکز زمین دما به طور تدریجی افزایش می یابد .نسبت به افزایش دما به عمق شیب زمین گرمایی نامیده می شود.دانستن شیب زمین گرمایی برای درک زمان زایش هیدروکربن ازسنگ منشاءدارد.برای به دست آوردن شیب زمین گرمایی ازرابطه ی زیر استفاده می شود»

1000   =گرادیان حرارتی

 = گرادیان

متوسط شیب عمق زمین گرمایی حدود 30است .اما درسپرهای پرکامبرین 15ودرمناطق ریفی  گرابنی وبه ویژه حوضه های پیش کمانی به 65 تا90درجه ی سانتی گرادبرکیلومتر می رسد. به طورمعمول دمای چاه درعمق 3000کیلومتری 100تا125درجه ی سانتی گراد در6000 کیلومتری 200تا˚c 240   (سانتی گراد برکیلومتر) ودر7265کیلومتری˚c 290 است.

گرادیان های حرارتی برای انواع سنگ های مختلف متفاوت است.به عنوان مثال به ازای هر کیلومتر افزایش عمق برای سنگ آهک 13، گرانیت 15، ماسه سنگ 5/22 ،شیل آهمکی (مارن)30ومادستون 35 می باشد.

4-4 فشارهای زیر سطحی :

بعد ازتدفین سنگ درزیر فشار طبقات بالایی قرارمی گیرند.فشار طبقات بالایی شامل مجموع فشارهای لیتواستاتیک وهیدرواستاتیک می باشد.فشارلیتواستاتیک وزن لایه های سنگی است که برروی هم قرار دارد وفشاررادانه به دانه به پایین منتقل می کند.وفشار هیدرواستاتیک دراثر وزن ستون سیالات منفذی مرتبط به هم به وجود می آید.با افزایش عمق فشار لیتواستاتیک وهیدرواستاتیک درنتیجه ی فشار طبقات بالایی افزایش می یابد.فشار لیتواستاتیک حدود  برای سنگ های باچگالی 3/2 گرم برسانتی مترمکعب می باشد.گرادیان فشاربرای سیالات مختلف متفاوت است .به عنوان مثال برای گاز طبیعی 01/0 ،نفت خام 35/0آب شیرین 433/0 وآب دریا466/0 می باشد.

فشار سازند ی دریک مخزن می تواند 3حالت نرمال – تحت نرمال – وفوق نرمال داشته باشد.اگر گرادیان فشارسیال درون مخزن برابرگرادیان هیدرواستاتیک باشد،فشارسازند نرمال است.چنین حالتی وقتی به وجود می آیدکه سنگ های اطراف مخزن کاملا تراوا بوده ودرنتیجه با یک دیگرتبادل داشته باشند.فشار تحت نرمال وقتی است که هنگامی که فشار داخل سیالات منفذی کم تر ازفشار هیدرواستاتیک باشد.این وضعیت زمانی به وجود می آید که سنگ مخزن دربین سنگ های ناتراوا محدود شده باشد.هم چنین به علت بهره برداری زیادازمخزن وفرآیند هایی که باعث افزایش حجم مخازن ویا انقباض سیالا ت منفذی می شوند به وجود می آید .مثل کاهش فشردگی سنگ درطی بالا آمدگی وفرسایش وایجاد شکستگی های کششی دراثر گسل و...

وقتی که فشار سیالات منفذی سازندی بیش تر ازفشار هیدرواستاتیک باشد فشار فوق نرمال نامیده می شود که می تواند درطی حفاری بسیار مخاطره آمیز باشد علل زیادی برای ایجاد فشار فوق نرمال وجود دارد مانند فرآیند های آرتزین ،فرآیند های تراکمی ودیاژنزی .درفرآیند دیاژنزی که سبب آزاد شدن آب درسیستم بسته شود می تواند فشار فوق نرمال را ایجاد کند .مثال تبدیل ژیپس به انیدریت ،تبدیل کانی های رسی به یک دیگر که آب زا می باشند .هم چنین بلوغ کروژن به دلیل تغییر ازفاز جامد به فاز مایع می تواند باافزایش حجم ،افزایش فشار منفذی را دریک سیستم بسته موجب گردد.

4-5 فشار سازندی فشارسازندی درزیر سطح زمین از رابطه ی زیر به دست می آید:

Pfm= Ps+(TVD Ge)

Pfm:                                    فشار سازندی

Ps:                     فشار سطحی( psi7/14)

TVD:                       عمق عمودی حقیقی (ft)

Ge:گرادیان فشارسیال نسبت به عمق

فشار سازندی درزیر سطح زمین قبل از حفر یک چاه باید تخمین زده شود تا بتوان گل حفاری و جداره ی مناسب برای چاه به کاربرد.بدیهی است که پس ازتخمین فشار سازندی درطی حفاری ازگل حفاری با چگالی مناسب به منظور جلوگیری ازفوران چاه استفاده خواهد شد .فشار هیدرولیکی حاصل از گل حفاری درته چاه ازرابطه ی زیر محاسبه می شود.

Pmud= Ps+(TVD Gm)

Pmud:       فشار هیدرولیکی گل حفاری درته چاه

Ps:                     فشار سطحی( psi7/14)

TVD:                      عمق عمودی حقیقی (ft)

Gm:            گرادیان فشارگل حفاری

معمولا چگالی گل حفاری برحسب پوند /گالن بیان می شود.یک پوند درگالُن ،گرادیان فشاری معادل psi 0519/0 درهرفوت دارد.معمولاحفارها سعی می کنند گل حفاری با چگالی یک پوند برگالن (PPG1 ) بیش تر به عنوان ضریب اطمینان به کاربرند.تا فشار گل حفاری برفشار سازندی غلبه کند .اگرفشارسازندی درهرعمق بیش تر از فشارگل حفاری می باشد.سیال سازند به داخل چاه جریان خواهد یافت .اگرسیال سازندی دارای گازباشد .گاز درطی بالا آمدن افزایش حجم پیدامی کند وچگالی گل کاهش می یابد.این پدیده سبب کاهش فشارهیدرولیکی گل می شود . دراین حالت چاه دروضعیت خطرناک فوران قرارمی گیرد.درچنین وضعیتی بایدچگالی گل حفاری به سرعت افزایش یابد وگازهای حاصله سریعا ازگل تخلیه شود.

 

+ نوشته شده در  دوشنبه سی ام اردیبهشت 1387ساعت 18:54  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

فصل پنجم

مهاجرت نفت

5-1مقدمه:

پدیده ی مهاجرت به دوبخش مهاجرت اولیه وثانویه قابل تقسیم است.

مهاجرت اولیه به حرکت نفت وگاز ازسنگ منشاء به لایه های تراواویا معبر گفته می شود.درصورتی که درطی مهاجرت ثانویه نفت وگازدرلایه ی تراوا حرکت می کنند تا این که دریک تله نفتی متمرکز شود.تفکیک وجدایش این دونوع مهاجرت ازیک دیگر بسیار مهم است. مهاجرت اولیه احتمال به مسافت کم تر از 4100 متراست ودیگر رفتارپیچیده ی نفت ،آب منفذی آزاد وسطوح کانی های رسی که دراطراف ساختمان خود آب رانگه می دارند می باشد.درصورتی که مهاجرت ثانویه می تواند درساختمان طولانی انجام شود.دراین نوع مهاجرت حرکت قطرات هیدروکربنی درسیال شبکه پیوسته منفذی که اشباع ازآب می باشد صورت می گیرد.

5-2 مهاجرت اولیه :مهاجرت اولیه درحقیقت یکی ازناشناخته های ی زمین شناسی نفت است چراکه مکانیزم آن به خوبی شناخته نشده است.کوچک بودن منافذ موجود درسنگ های منشاء وعدم تابعیت حل شدن هیدروکربن ها درآب ،ازدلایل شکل گیری پدیده ی مهاجرت اولیه است .مکانیزم های متفاوتی برای مهاجرت اولیه پیش نهاد شده است.

کلیه ی مکانیزم های مهاجرت اولیه رای می توان دردو دسته قرارداد یک دسته که نیاز به جرکت آب منفذی دارد.(مکانیزم های قطرات وحباب های هیدریوکربن)که توسط حرکت آب منفذی مهاجرت می کنند.دسته ی دوم شامل مکانیزم هایی است که مستقل از جریان آب منفذی است (مثل مکانیزم های انتشاروحرکت مستقل فاز هیدروکربن).

الف)مکانیزم قطرات یاحباب های هیدروکربن:حرکت هیدروکربن به صورت قطره یا حباب ازمیان خلل وفرج ریز واشباع ازآب سنگ منشاءدرگیرپدیده ی مویینگی است.تازمانی که اندازه قطرات یا حباب های هیدروکربن کو چک تر یا هم اندازه ی مجاری موجود درسنگ منشاءاست.هیچ محدودیتی درحرکت وجود نداردولی اگراندازه ی مجاری موجود درسنگ منشاءکوچک تراز قطرقطرات یاحبابهای هیدروکربن باشد برای حرکت باید بتوان برنیروی موینی غبله کردیعنی قطره باید تغییر شکل پیدا کند .کشش سطحی بین دو سیال آب هیدروکربن سبب ایجادمقاومت درمقابل این تغییر شکل می شود .زایش هیدروکربن هایی باوزن ملکولی کم از کروژن سبب افزایش حجم زیاد مولی می شود که موجب ایجاد نقاط یابسته های فشار درسنگ منشاء می شود که این فشارزیاد می تواندنیروی موردنیاز برای غلبه برنیروی مویینگی رادردسترس قراردهد.

ب) مکانیزم محلول ملکولی :

مهاجرت هیدروکربن به صورت محلول ملکولی برای برخی از آروماتیک های سبک مثل بنزن مکانیزم مناسبی به نظر می رسد.حتی باوجود قابلتی حلالیت کم درصورتی که حجم قابل توجهی آب بتواند ازسنگ فشرده وخارج شود ممکن است مقادیر قابل توجهی ازهیدروکربن ازسنگ منشاءخارج شود.

راه هایی وجود داردکه باآن ها قابلیت حلالیت هیدروکربن درآب افزایش می یابد یکی از آن های باتشکیل پترولیوم است.این مدل پیش نهاد می کند که آن چه از سنگ منشاءخارج می شود هیدروکربن های نفتی نیستند.بلکه مواد اولیه مهم تری مثل الکل ها واستون ها می باشد که باسهولت بیش تری نسبت به هیدروکربن درآب ازسنگ های منشاءخارج می شود.

ج)مکانیزم حرکت مستقل فاز هیدروکربن :این مکانیزم چنین بیان می کند که درابتدا فاز هیدروکربنی تشکیل شده از کروژن به وسیله ی پدیده ی انتشار خود رابه منافذ درقشر سنگ منشاء رسانده وتمرکزمی نماید.پس ازشکل گیری قطرات درشت واتصال آن ها به یک دیگر آن ها به یک دیگر آن ها می توانند شروع به حرکت نمایند.

د)ایجاد ریز شکستگی درسنگ منشاء:همان گونه که گفته شد زایش هیدروکربن از کروژن می تواند فشار زیادی ایجاد نماید این فشارممکن است آن قدر زیاد شود که سبب ایجاد ریز شکستگی هایی با قطران برزگ تر ازقطر منافذ درشبکه شود که موجب تسهیل مهاجرت اولیه نفت خواهد شد.

و) مکانیزم شبکه ی سه بعدی به هم پیوسته مواد آلی:این مدل بیان می کند که مهاجرت اولیه ی هیدروکربن هاازمیان شبکه ی سه بعدی به هم پیوسته  کروژن بدون این که وارد متن سنگ شوندانتقال می یابند این فرایند فقط درشیل های سیاه غنی ازمواد آلی وبرخی ازسن های کربناته امکان پذیراست.

ه)مکانیزم های متفرقه:ممکن است افزایش فشار درسنگ منشاء به دلیل افزایش دما اتفاق بیش تر وممکن است وضعیت های مختلف زمین شناسی سبب ایجاد یک یاچند مکانیزم برای مهاجرت اولیه نفت باشد .پس درنتیجه درمکانیزم های متفرقه ممکن دویا چند مکانیزم دخیل باشد.

5-3 تاثیرزه کشی سنگ منشاءمهاجرت اولیه:زه کشی سنگ منشاء فاکتوردیگری نیز وجود داردکه مهاجرت اولیه را کنترل می کند.زه کشی درواقع توانایی سنگ منشاءدرانتقال هیدروکربن تولید شده به لایه های سنگ معبر است.حرکت هیدروکربن درمواردی درامتداد لایه بندی سنگ آسان تر ازجهت عمود برلایه بندی است.هم چنین هیدروکربن های سبک تر آسان تر از هیدروکربن های سنکین تر حرکت می کند هم چنین هرچقدر ضخامت لایه های سن منشاء کم تر باشد.میزان زه کشی بیش ترمی شود.پس هر چه انباشته نفتی بزرگ تر باشد نفت بایستی از سطوح بیش تری ازسنگ منشاء سرچشمه گرفته باشد .به عنوان مثال یک میدان نفتی به قطر3 کیلومتر یک شبکه ی زه کشی به شعاع 15کیلومتر داشته باشد.

5-4 مهاجرت ثانویه:مکانیزم مهاجرت ثانویه خیلی بهتراز مهاجرت اولیه شناخته شده است.درخلال مهاجرت ثانویه پترولیوم به صورت قطرات نفت درمنافذ سنگ مخزن تراوا حرکت می کند.چون قطر منافذ درسنگ مخزن داشته است حتی قطرات نسبتادرشت نفت نیز قاردبه حرکت هستند فرآیند های فیزیکی که باعث مهاجرت ثانویه می شوند شامل شناوری ،فشارمویینگی ،گرادیان هیدرودینامیکی است.دراثر پدیده ی شناوری که ناشی ازاختلاف چگالی بین هیدروکربن وآب سازندی است.قطرات نفت درداخل لایه های بعد به طرف بالا حرکت می کند.حرکت تازمانی که قطرات به منافذی با قطر کم ترازخود برسد ادامه دارد.

مهاجرت ثانویه عموما درامتداد لایه بندی لایه ها ی معبر صورت می گیرد .بنابراین مهاجرت جانبی می توانددردامنه ی وسیعی ازمسافت ها صورت گیرد.وقتی که  سنگ مخزن به سنگ منشاء نزدیک باشد مهاجرت کوناه صورت می گیرد .

5-5 مسیرهای مهاجرت ونوع حوضه : به طور کلی سه سیستم مهاجرت اصلی درحوضه هایی با طرح  های تکتونیکی مختلف شناسایی شده است.

1-      سیستم مهاجرت گسلی :دراین سیستم بیش تر درریف های قاره ای (قسمت های درحال کشش حوضه وحوضه های پشت کمان ) دیده می شود.فرونشست شدید وجریان ماگمایی زیاد باعث نهشته شدن سریع وبلوغ سن گهای منشاء می شود.نفت عمدتا درجهت عمودی ودرطول شبکه حاصل از گسل حرکت می کند.گسل های بسته باعث متوقف شدن مهاجرت می شود.

2-      سیستم های مهاجرت طولانی:این سیستم مهاجرت بیشتردر حوضه های کراتونی قدیمی یافت می شود .این حوضه ها درطول دوران زمین شناسی پایدار و دارای فرونشست کم وجریان گرمایی کم بوده اند.تعداد لایه های سنگ منشاء خیلی محدود بوده واغلب به یک واحدچینه ای محدود می شود.زایش نفت عمدتا درمرکز حوضه صورت می گیرد .درحالی که نفت گیر ها درلبه های حوضه قرار دارند ،مسیر های طولانی مهاجرت ،مناطق زه کشی شده وسیعی ایجاد می کنند که ازدست دادن مقدارزیادی نفت سبک باعث ایجاد ماسه های قیری دراین سیستم مهاجرت می شود.

3-      سیستم مهاجرت پراکنده :این سیستم درمناطقی که تحت کوه زایی فعال قرار دارد دیده می شود پراکندگی گسترده ی مخازن نفت وگاز درحضه ی رسوبی نتیجه ی ا این سیستم است این سیستم برای مهاجرت طولانی مناسب نیست  ومسیرهای مهاجرت به صورت جانبی ،عمودی وکم مسافت است .میزان پراکندگی سیستم بستگی به تکتونیک ،گسل ها وچین های حاصله دارد.

5-6 مسیرهای مهاجرت(Migration Pathways):مسیرهای مهاجرت راه هایی است که هیدروکربن به طرف محل تجمع خود حرکت می کندکه می تواند به شکل های تقارن دایره ای تا منحنی های نامتقارن کشیده ،متغییر است.شکل زیر

5-7 نحوه ی پرشدن مخازن ازهیدروکربن :پرشدن یک مخزن اشباع ازآب فرایندی تدریجی  است که درطی این فرایند نفت به صورت پیش رونده ای جایگزین آب منفذی می شود .عقیده براین است که نفت مهاجرت کرده ،فقط درسیستم های منفذی بزرگ تر لایه های معبر که فشارهای مویینه ی پایین تری دارند جای می گیرد .درحالی که تجمع نفت بیش تر وبیش تر می شود نیروی شناوری افزایش یافته وبه تدریج بخش های دیگرمخزن ازنفت پرخواهد شد.

5-8 اهمیت توالی فرآیند ها درتجمع اقتصادی هیدروکربن

عموما برای تجمع اقتصادی نفت چندین عامل وفرآیند مهم لازم است که بایستی دریک توالی به خصوص رخ دهند.هرانحرافی ازاین توالی مانع تجمع نفت خواهدشد.دراین توالی زمان بحرانی (Critical Moment) برای تجمع هیدروکربن درنظر گرفته شده است. زمان بحرانی ،مبین این است که زایش ومهاجرت نفت قطعا بایستی بعد ازتشکیل نفت گیرباشد ،درغیر این صورت ،نفت حاصله ممکن است درسطح وسیع پخش وبه هدربرود.شکل زیرتوالی فرآیند های لازم برای انباشت اقتصادی هیدروکربن رانشان می دهد.

 

 

+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و نهم اردیبهشت 1387ساعت 19:31  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

فصل ششم

سنگ مخزن(The Reservoir Rock)

1-6 مقدمه:سنگ مخزن سنگی است که هم دارای ظرفیت ذخیره سازی بوده (متخلخل باشد)وهم توانایی عبورسیال از میان خود را داشته باشد (تراوا باشد)درارزیابی یک مخزن ازکلیه ی تکنیک ها وروش های استفاده می شود تابتوان پارامترهای زمین شناسی وپتروفیزیک کنترل کننده ی حرکت سیال را درآن مشخص نمود پس به طور کلی دو خاصیت مهم فیزیکی سنگ مخزن دارا بودن تخلخل ونفوذپذیری است .توصیف یک مخزن برای کسب پارامترهای زیر ضروری است:

تعیین ظرفیت ذخیره

تعیین هدایت هیدرولیکی

تعیین پراکندگی نسبی تخلخل ونفوذ پذیری

پیش بینی عمل کرد یک مخزن

برآورد مقدارتولید

درطبیعت بیش ترین نفت وگاز درسنگ مخزن های ماسه سنگ وکربنات ها قرار دارد علاوه بر آن ممکن است درسنگ های آذرین ودگرگونی درشرایط ویژه (مثلاشکستن سنگ ها)هیدروکربن تجمع یابد .

6-2 عوامل موثر بر تخلخل ونفوذپذیری سنگ مخزن:

عوامل مختلف زمین شناسی ممکن است حجم فضا های خالی سنگ راتغییرداده وتخلخل کم تریا بیش تر ایجاد نماید تراکم سیمانی شدن وتبلور مجددسبب کاهش تخلخل ولی انحلال دولومیتی شدن ودرزوشکاف برداشتن باعث افزایش تخلخل می شود.هرقدراختلاف فشاردوسر یک سنگ مخزن وهم چنین سطح مقطعی که مایع ازآن عبورمی کندبیش تر باشد نفوذ پذیری افزایش می یابد وهرچه قدر لزجت سیال بیش تر باشد وطول مسیر انتقال سیال بیش تر باشد،نفوذ پذیری کم تر می شود.طبق فرمول زیر:

Q«نفوذ پذیری

K»ضریب نفوذ پذیری

A«سطح مقطع

L»طول

»اختلاف فشار

«لزجت سیال

6-3 انواع مهم سنگ مخزن

طبقه بندی سنگ مخزن براساس جنس سنگ انجام می گیرد چون بیش تر مخازن عمده ی نفت وگاز جهان درسنگ های مخزن رسوبی قرار دارند .این طبقه بندی ازنوع سنگ های رسوبی الهام می گیرد.سنگ مخزن مهم ازنظر میزان ذخیره وتعداد درسه گروه عمده ی آواری ،کربناته ومتفرقه قرار می گیرد.

الف) سنگ مخزن های آواری :سنگ مخزن های آواری به گروه های زیر تقسیم می شود:

1-      سنگ مخزن های ماسه سنگی :سنگ مخزن های ماسه سنگی خود به کوارتز آرنایت ها،ماسه سنگ های گری وکی ،ماسه سنگ های کوارتزیتی وماسه سنگ های آرکوزی تقسیم می شود.که ازاین میان ماسه سنگ های گری وکی وآرکوز کم ترین پتانسیل وماسه سنگ های کوارتز آرنایتی به علت جورشدگی وگردشدگی خوب ورس شدگی (مچوریتی بالا) رادارند،بهترین پتانسیل سنگ مخزن رادارند.یکنواختی تخلخل ونفوذ پذیری درسنگ های ماسه ای بیش از کربناته بوده وهم چنین تعداد مخازن نفت وگاز کش شده در ماسه سنگ ها بیش از انوا ع دیگرسنگ مخزن هاست(*ولی میزان ذخیره ومقدار کل بهره برداری ازمخازن کربناته بیش تر است.)

ماسه سنگ بورغان به سن کرتاسه، سنگ مخزن میدان نفتی بورغان را که بزرگ ترین میدان نفتی ماسه سنگی جهان است را درکویت می سازد.

2-      سنگ مخزن های کنگلومرایی :چون مقدارکنگلومرا درحوضه های رسوبی زیاد نیست ازاین رو نقش مهمی را درایجاد مخازن نفت وگاز ایفا نمی کند.سنگ مخزن های کنگلومرایی معمولا به صورت عدسی درداخل ماسه سنگ هاموجود می باشند.درپنسیلوانیا ،شرق تگزاس وچین سنگ مخزن هایی از جنس کنگلومرا دیده شده است.

ب) سنگ مخزن های کربناته:بیش تر ذخایر کشف شده درایران وخاورمیانه دراین گونه سنگ مخازن قراردارند.قابلیت جریان نفت درسنگ مخزن کربناتی درز دار ،به مراتب بیش ازسنگ مخزن ماسه سنگی متوسط است .سنگ های کربناته خودبه دوگروه اصلی سنگ های آهکی وسنگ های دولومیتی تقسیم می شود.

سنگ های آهکی :سنگ های آهکی براساس طبقه بندی های مختلف تقسیم بندی می شود .دراین میان سنگ های کربناته ی دانه ریز آواری مثل رس سنگ ها(میکرایت)کم ترین پتانسیل سنگ مخزن را دارایند .واما گرین استون واوواسپارایت به دلیل آن که دارای ماتریکس رسی کم تر ومچوریتی بهتری است ،پتانسیل بالاتری برای مخزن بودن را دارایند.واما تبدیل آهک به دولومیت باعث افزایش یازده درصدی تخلخل سنگ می گردد.به عنوان مثال سنگ مخزن آسماری آهکی است و سنگ مخزن خانگیران ومزدوران دولومیتی است.

ج)سنگ مخزن متفرقه :سنگ مخزن های عمده ی این گروه شامل سنگ های آذرین ودگرگونی وشیل های شکاف داراست این کانسارها اگرچه ازنظر زمین شناسی به علت تجمع نفت وگاز درمخزن های غیرمتعارف جالب هستندولی ازنظراقتصادی حائز اهمیت نمی باشند.مثلا درژاپن وآرژانتین  درداخل توف ها وسنگ های ریولیتی نفت ذخیره شده است.

 

فصل هفتم

پوش سنگ(Cap Rock)

7-1 مقدمه :پوش سنگ ها درواقع سنگ هایی هستند که می توانند از حرکت روبه بالای هیدروکربن جلوگیری نمایند.پس پوش سنگ سنگی است نفوذ ناپذیر که عموما کیفیت یک پوش سنگ به ضخامت ،ارتفاع ستون هیدروکربن زیر آن فشار جانبی وگسترش جانبی آن بستگی دارد.باافزایش پارامترهای فوق کارایی یک پوش سنگ افزایش می یابد.

7-2 انواع مهم پوش سنگ:انواع مهم پوش سنگ درپنج گروه زیر قرارمی گیرد.

1)      سنگ های پوشش تبخیری :مهم ترین سنگ پوشش ها را سنگ نمک وسنگ گچ تشکیل می دهند.نمک ازناتراواترین کانی هاست.هم چنین خاصیت پلاستیک داردوهم چنین انیدریت نیز دارای این ویژگی هاست درنتیجه یا نمی شکند ویا اگر گسلی از داخل آن عبورکند نمک آن شکستگی را می پوشاند.یکی ازمعروف ترین سنگ پوشش های جهان سنگ پوشش تبخیری سازند گچساران می باشد.که مخزن آسماری را می پوشاند.درحوضه ی رسوبی ایرا ن مرکزی بخش زیرین سازند قرمز فوقانی که از لایه ای انیدریت ونمک است سنگ پوشش سنگ مخزن  قم رامی پوشاند.

2)      سنگ پوشش های آواری :رس سنگ ها وشیل ها به دلیل ناتراوایی شان سنگ پوشش های مناسبی را می سازند .درمیان رس ها کائولینیت به دلیل مقاومت کم تر درمقابل شکستگی ضعیف ترین ومونت موریونیت به دلیل خاصیت شکل پذیری اش بهترین سنگ پوشش را می سازد.

3)      سنگ پوشش های مارنی:مارن ها که مخلوطی از آهک ورس اند می توانند سنگ پوشش های نسبتا مناسبی را بسازند .این گروه ازپوش سنگ ها نسبت به سنگ های تبخیری وسنگ های رسی دارای ویژگی ضعیف تری برای سنگ پوشش بودن را دارند.

4)      سنگ پوش های آهکی:سنگ آهک ریز بلوریا میکرایت که از دیاژنز گل آهکی به وجود می آید به دلیل ریز دانه بودن خاصیت نفوذپذیری کمی داشته ومی تواند مانند رس سنگ ها سنگ پوشش مناسبی را تشکیل دهد.این لیتولوژی فقط درتاقدیس های باچین خوردگی ملایم ویا درنفت گیرهای چینه ای می تواند سنگ پوشش مناسبی را تشکیل دهند.

5)      سنگ پوشش متفرقه :هیدروکربن های جامد یا نیمه جامد مانند قیرها گاهی با مسدودنمودن  خلل وفرج سنگ ها راه عبور نفت وگاز را می بندند . و می توانند سنگ پوشش متفرقه را به وجود آورند ویا ماسه سنگ های رس دار نیز ممکن است به حدی ناتراوا شوند که پوشش سنگ رابسازند.

فصل هشتم

نفت گیر(Oil Trap)

8-1 مقدمه:نفت گیر یا تله ی نفتی یک از عوامل اصلی وضروری برای تجمع هیدروکربن می باشد.وقتی که نفت از سنگ منشاءبه وجود آید ازلایه های نفوذ پذیر به طرف بالاشروع به حرکت کرده ومی تواند به سطح زمین برسد.مگر این که مانعی درسه راه حرکت روبه بالای آن قرار گیرد .بتواند درساختاری به نام تله انباشته شود .درشکل زیر ساده ترین وفراوان ترین نوع نفت گیر یعنی نفت گیر تاقدیسی نشان داده شده است.

+ نوشته شده در  شنبه بیست و هشتم اردیبهشت 1387ساعت 22:46  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 

بالاترین بخش یک نفت گیر، قله وپایین ترین بخش آن نقطه ی فرار است که منطبق برسطحی است که یک نفت گیر پایین ترازآن سطح قادر به نگه داری هیدروکربن نیست.یک نفت گیرممکن است تا نقطه ی فرار از نفت مملو ویا فقط بخشی از آن پر شده باشد.فاصله ی عمودی بین قله تا نقطه ی فرار کلوژر نامیده می شود.یک نفت گیرممکن است دارای نفت، گازیا مخلوطی از هر دوباشد.سطح تماس بین آب ونفت (OWC) سطح مشترک بین بخشی است که عمدتا ازنفت اشباع بوده وبخشی که عمدتا ازآب اشباع می باشد به طورمشابه سطح تماس بین نفت وگاز(GOC) یا گاز وآب (GWC) وجود دارد.ارزیابی دقیق این سطوح قبل ازمحاسبه ی ذخیره ی مخزن ضروری است.وقتی که نفت وگاز باهم دریک نفت گیر وجود دارند گاز به علت چگالی کم تر دربالا قرار می گیرد .نوع هیدروکربن درسنگ مخزن به نوع کروژن ،درجه ی بلوغ سنگ منشاء ،درجه ی حرارت وفشار مخزن بستگی دارد.

مرز بین آب ونفت ممکن است مشخص یا تدریجی باشد.*مرزناگهانی مشخصه ی مخزن تراواست ومرز تدریجی مشخصه ی مخازن باتراویی کم وفشار موئینگی بالاست.*بلافاصله درپایین زون هیدروکربن دار آب زیرین قراردارد ودرمجاورت مخزن آب حاشیه ای دیده می شود.سطح تماس سیالات درنفت گیرها عمومامسطح است.مگر آن که جریان های هیدرودینامیکی درآب زیرین موجب کج شدن سطح سیالات شود.تمامی ضخامت ستون نفت احتمال داردهیدروکربن تولید نکند.زیرا درداخل ستون نفت مخزن ممکن است به دلیل ناهم گنی ،فواصلی وجود داشته باشدکه ازنظر تراوایی ضعیف بوده وهیدروکربن تولید نکند.

یک ستون نفت را می توان به سه بخش تفکیک کرد:

1-      بخش تولید کننده ی 100%نفت

2-      بخش تدریجی آب – نفت

3-      بخش تولید کننده ی 100% آب

بخش یک مخزن ممکن است حاوی درصدی آب باشد ولی به دلیل این که تراوایی نسبی نفت بسیاربیش تراز آب است لذا تولید از این بخش فقط نفت خواهد بود.بخش دوم که هم آب وهم نفت تولید می کند؛خود به دوبخش اقتصادی وغیراقتصادی قابل تفکیک است.وبخش سوم بخشی که فقط آب تولید می کند وآن به دلیل تراوایی نسبی کم نفت نسبت به آب است.مرزهای مختلفی دریک ستون نفتی تعریف شد.مرز نفت آزاد مرزی که درآن اشباع شدگی نفت درحدی است که اجازه ی تولیدنفت رابه صورت 100% می دهدواین مرزبرروی بخش تدریی قرار دارد ومعمولا بخشی است که نفت بیش از 70% اشباع شدگی دارد.مرز آب – نفت اقتصادی مرزی است که ازآن به بالا نفت به اندازه ی کافی واقتصادی تولید می شود.این مرزمعمولا منطبق برنفت اشباع شدگی بیش از 50% است.مرز تولید آب – نفت مرزی که تولید نفت از آن اقتصادی نیست این مرز معمولا منطبق بر نفت اشباع شدگی 15- 20% است.بخش تولید کننده ی 100% آب که زیرمرز نفت – آب تولیدی قرارداردصرفا آب تولید می کند ودارای اشباع شدگی خیلی کمی ازنفت است.

زمانی که نفت گازی که  دارای چگالی متفاوتی هستند بخواهند یک نفت گیر راپرکنند نفت که سنگین تر است توسط

گاز سبک تر که می خواهد بخش بالایی نفت گیر رااشغال کندجابجا می شود.درچنین حالتی ممکن است جایگزینی گاز به حدی برسد که نفت را ازطزیق نقطه ی فرار نفت گیر به بخش های دیگر براند.

8- 2 ظرفیت نفت گیر وتجمع نفت گیرها:ظرفیت نفت گیر برای ذخیره ی نفت وگازبه عوامل مهم زیربستگی دارد:

الف)حجم نفت گیر (ارتفاع کلوژر وابعاد نفت گیر)

ب) تخلخل ونفوذ پذیری سنگ مخزن

ج)فشارودرجه ی حرارت سیال داخل مخزن

تجمع دریک نفت گیر بایک سنگ مخزن منفرد Poolنامیده می شود.وجود چند مخزن مجاوربه یک دیگر چه ازنظر جانبی یا عمودی ،میدان نفتی (Field)را تولید می کنند .مانند میدان مسجد سلیمان

مجموعه ی میدان های نفتی موجود در یک حوضه ی  رسوب گذاری تحت عنوان ایالت Province یا حوضه Basin نامیده می شود.

8- 3 انواع مهم نفت گیرها:به طور کلی نفت گیرها درچهار گروه اصلی طبقه بندی می شوند :

1-      ساختمانی

2-      چینه ای

3-      هیدرودینامیک

4-      مرکب

1-نفت گیرهای ساختمانی »عمدتا ناشی از فرایند های بعد ازرسوب گذاری بوده ودرتکوین آن ها نیروهای زمین ساختی عامل اصلی .این نفت گیرها به دودسته ی

الف) چین خوردگی

ب) گسلی تقسیم می شوند.

ازمهم ترین نفت گیرهای چین خورده ،نفت گیرهای تاقدیسی می باشد.مثال های خوبی از این نفت گیرها درحوضه ی زاگرس وجود دارد.این نفت گیرها ناشی ازنیروهای تراکمی یا فشارش هستند .چین خوردگی درحوضه ی زاگرس به صورت چین های کم دامنه(Low Amplitude) است .وبه همین دلیل میادین منابع عظیم نفت وگاز تولید شده وپوش سنگ آن ها بیش تر تبخیری است.

*تقریبا تمام مخازن نفت وگازکشف شده در ایران وحدود 80%درجهان ازاین نوع (تاقدیسی )می باشند.نفت گیرهای تاقدیسی قوّار بزرگ ترین میدان نفتی جهان را درعربستان می سازد.این نفت گیر تاقدیسی ازشش تاقدیس  ساده تشکیل شده طول این میدان Km250 وعرض آن Km20 می باشد.میدان گازی فوق عظیم کنگان (پارس جنوبی)که بزرگ ترین مخزن گازی جهان است ازنوع تاقدیسی است.

2- نفت گیرهای نوع گسلی(Fault Traps ): دربسیاری از میدان هاگسل عامل تجمع وبه تله افتادن هیدروکربن هامی باشد.نقش اصلی گسل ها درایجاد نفت گیر قرار دادن لایه های مخزنی درمقابل لایه های ناتراواست.شکل زیر:

 

اما مشکل اصلی دررابطه با گسل ها این است که برخی ازگسل هابسته نیستند وسیالات داخل مخزن را ازخود عبور می دهند.به هرحال برای شکل گیری نفت گیر گسلی وجود دو عامل لازم است:

الف)سطح گسل بایستی به صورت یک سطح نفوذ ناپذیر عمل کند.

ب)سنگ های مخزن باید درمجاورت سنگ های ناتراواقرارگیرند.

انواع مختلف گسل ها مانند گسل نرمال- گسل معکوس -گسل راستا لغزوگسل تراستی وگسل رشدی می تواندباعث ایجاد نفت گیر گسلی شود.نفت گیر گسلی فهود درعمان مثالی از نفت گیرهای گسلی است.

3-نفت گیرهای نوع دیاپیری:فرآیند دیاپیریسم ازمکانیزم های مهم برای ایجاد انواع زیادی ازنفت گیرهاست.دیاپیرها یاگنبدهای نمکی از حرکت روبه بالای رسوبات سبک که عموما نفت یا رس های پرفشار هستندبه وجود می آید.حرکت نفت باعث ایجاد چندین ساختار برای انباشته شدن نفت می شود. گاهی اوقات دیاپیرهایی از رس ها مانند گنبد های نمکی به طبقات جوان وسنگین تر نفوذ می کنند ؛به طوری که گاهی به صورت گل فشان به سطح زمین می رسند درشکل زیر ساختمان یک گنبد نمکی هم راه با مناطق مختلفی ازآن ،که درآن نفت تجمع می یابد.نشان داده شده است.

میدان نفتی دمام اولین میدان نفتی کشف شده در عربستان سعودی ازنوع نفت گیر فوق کلاهک است.

4-نفت گیرهای چینه ای (Stratigraphic Traps) :شکل گیری نفت گیرهای چینه ای درارتباط با تغییرات لیتولوژیکی است .تغییر درلیتولوژی یا درطی رسوب گذاری صورت می گیرد .مثل تغییر رخساره دررسوبات کانال های رود خانه ای ویا ریف ها ویا ناشی ازتغییرات بعد از رسوب گذاری است مثل فرسایش رسوبات ویا دیاژنز. تعیین موقعیت نفت گیرهای چینه ای به مراتب مشکل تراز نفت گیرهای ساختمانی است؛چراکه این نوع نفت گیر ها به راحتی به وسیله ی مطالعات لرزه ای آشکارنمی شوند .وهم چنین فرآیند هایی که درتشکیل آن ها دخالت دارند عموما خیلی پیچیده هستند .با توجه به تقسیم بندی دیتن هاوس نفت گیرهای چینه ای را می توان دردوسته ی اصلی قرار داد:

الف)نفت گیرهایی که ارتباطی به سطوح ناپیوستگی ندارند مثل نفت گیرهای تغییر رخساره ای یا رسوبی ،نفت گیرهای دیاژنزی .

ب) نفت گیرهای چینه ای مرتبط با ناپیوستگی ها که ممکن است نفت گیر دربالای ناپیوستگی یا درزیرناپیوستگی به وجود آید.

5-نفت گیرهای هیدرودینامیکی :دراین نفت گیرها حرکت روبه پایین آب مانع ازحرکت روبه بالای نفت وگازمی شود.نفت گیرهایی که صرفا هیدرودینامیکی باشند بسیارکمیابند ولی بسیاری از نفت گیرها وجود دارند که نتیجه ی ترکیب نیروهای هیدرودینامیکی وعوامل ساختمانی وچینه ای هستند.

6-نفت گیرهای مرکب :نفت گیرهایی هستند که ازترکیب دویاچند نفت گیربه وجود می آیند .نفت گیرهای مرکب می توانند ناشی ازعوامل ساختمانی –چینه ای، ساختمانی وهیدرودینامیکی ،چینه ای وهیدرودینامیکی وغیره می باشد.

8-4 مقایسه ی اهمیت نفت گیرها:مقدار نفت درانواع مختلف نفت گیر هابسیار متفاوت است .از کل میدان های عظیم نفتی(Gaint Oil Field )شناخته شده که دارای بیش از 500میلیون بشکه ذخیره ی قابل بازیافت می باشند ؛نفت گیرهای تاقدیسی 75%نفت گیر های چینه ای 13% نفت گیرهای مرکب9% نفت گیرهای گنبد نمکی 2% ونفت گیرهای گسلی فقط 1% آن ها را شامل می شوند.

http://geologyinfo.blogfa.com

***

+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و ششم اردیبهشت 1387ساعت 21:50  توسط مهدی داودی(کارشناس ارشد چینه فسیل) | 
 
صفحه نخست
پست الکترونیک
آرشیو وبلاگ
عناوین مطالب وبلاگ
درباره وبلاگ

نوشته های پیشین
بهمن 1387
آذر 1387
آبان 1387
شهریور 1387
خرداد 1387
اردیبهشت 1387
فروردین 1387
دی 1386
آذر 1386
آبان 1386
مهر 1386
شهریور 1386
مرداد 1386
تیر 1386
اردیبهشت 1386
فروردین 1386
اسفند 1385
بهمن 1385
دی 1385
تیر 1385
دی 1384
آذر 1384
مهر 1383
آرشیو موضوعی
زمین شناسی نفت Petroleum Geology
The texture of sediments
رادکان
تحليل رواناب سطح شهر مشهد به کمک تصاویر ماهواره ای
بنتونیت bentoniteچیست؟کاربردها و...
قنات چیست ؟ فواید -اشکال و روشهای حفر قنات
درآمدی بر آب شناسی(hydrogeology)
گسله کواترنری شمال مشهد
ژئوتوریسم در استان های خراسان
تصاویر میکروسکوپی از کانی های آندالوزیت واکتینولیت
تصاویر میکروسکوپی از کانی های آنتی گوریت-کلریتوئید
تصاویر میکروسکوپی از کانی کوردیریت
تصاویر میکروسکوپی از کانی کامینگتونیت
تصاویر میکروسکوپی از کانی جدریتgedrite
تصاویر میکروسکوپی از کانی گلوکوفانglaucophane
تصاویر میکروسکوپی از کانی کیانیت
تصاویر میکروسکوپی از کانی اومفاسیت
تصاویر میکروسکوپی از کانی روتیل
دانلود کتاب مقاطع میکروسکوپی
تصاویر برخی از فسیل ها
بررسی کانسار پتاس در منطقه ایلجاق
آسیب پذیری سکونتگاه های روستایی از فعالیت گسل
آب (Water )از چرخه تا موارد استفاده و...
مقاله (بررسی آبخوان آبرفتی دشت بجنورد)
دانلود مقاله مطالعات آب شناسی حوضه آبریز سنگرد
سیل و بررسی وضعیت سیل در کشور
هیدرولیک چاه و بهره برداری از آبهای زیر زمینی
آلودگی آب ها (علل - روش های پیشگیری و...)
روشهای تصفیه آب کدامند؟
مشخصات و ویژگی های فسیل کنيداريا (Cnidaria)
منظور از هیدرولیک چیست؟
گازطبیعی (CNG)از زیر زمین تا پالایشگاه
جايگاه علوم زمين در آيات قرآني
سدها وآب بند ها در ايران از دوران هخامنشي تا کنون
مالاکیت و آزوریت
زمین شناسی نظامی
طنز(پیامد های زلزله در نقاط مختلف دنیا)
زمينلرزه های سده بيستم و بيست و يکم ثبت شده ایران
مقاله آبهاي زيرزميني حوزه بلغور مشهد
بیوگرافی دکتر امین علیزاده سیوکی
بیوگرافی دکترمحمد قویدل سیوکی
اصول وروش های نقشه برداری کدامند؟
چگونگی شکل گیری بيابان و روش های بيابان زدايي
مفهوم دقیق خشكسالی را بدانیم!
چگونگی تشكيل غار و بررسي آبخوانهاي كارستي
منظومه شمسی کجاست؟
گالری عکس های بسیار زیبا از یخچال های طبیعی
برخی ازساختارهای رسوبیSome Sedimentary Structures
گالری عکس هایی از کرینوئیدها
زمین لرزه یا زلزله چیست؟Earth quake
آب ها وسد های زیر زمینی
مختصری از کانی شناسی
مفهوم- تعریف وانواع گل فشانVolcanic Mud
وضعیت جغرافیایی کشورهای همسایه ایران
آشنایی با دکتر سعید سعادت
پیوندها
کامپیوتر - نرم افزار و.... کلیک کن
بزرگ ترین وبلاگ تست زمین شناسی
وبلاگ زمین شناسی ومعدن
حوادث واخبار ایران وسایر نقاط جهان(بدون سانسور)
اولین کنگره بین المللی زمین شناسی کاربردی ایران
 

 RSS

POWERED BY
BLOGFA.COM