شناسايي ساختارهاي زمين شناسي در مخازن نفت به روش ژئوفيزيكي
دسته بندي :
فنی و مهندسی »
معدن
عنوان
چكيده
مقدمه
فصل اول
انواع مخازن نفتي
ارزش دولوميت
خصوصيات سنگ
انواع تخلخل
فصل دوم
اكشتاف ژئوفيزيكي
روش الكتريكي
مغناطيس سنجي
لرزه نگاري
برداشت
انواع نويز
انواع لرزه نگاري
فصل سوم
چاه پيمايي
خدمات تكميل چاه
اثرات حفاري
نمودار هاي چاه پيمايي
منابع
چكيده :
روش ژئوفيزيكي يك روش بسيار عالي و مناسب چه از نظر زمان و چه از نظر هزينه براي اكتشاف و استخراج مواد معدني , نفتي , گاز و شناسايي لايههاي زير زميني و تهيه نقشههاي زمين
شناسي ميباشد.
از ژئوفيزيك از سالهاي بسيار قبل در اكتشاف و شناسايي مواد معدني است استفاده ميشده است با پيشرفت علم دستگاهها و ابزار جديدي در زمينه ژئوفيزيك ساخته شد كه باعث شد كه اين روش به شناختهاي مختلفي تقسيم شود. كه ما به بررسي برخي از اين شاخهها كه از آنها در اكتشاف نفت و گاز و تعيين ساختارهاي زمين شناسي نفت و همچنين تعيين خصوصيات مخزن و محل مخزن ميپردازيم.
اين شاخهها عبارتند از : 1) گراني 2) مغناطيسي 3) لرزه نگاري كه به دو صورت دو بعدي و سه بعدي ميباشد. 4) چاه پيمايي و 000
از جمله مهمترين اين روشها , روش چاهپيمايي و لرزه نگاري است.
از لرزه نگاري در شناسايي و اكتشاف مخازن نفتي و گازي استفاده ميگردد كه در ايران در مناطق دشت آزادگان , مارن و كوپال , آغاجاري از روش لرزه نگاري 3 بعدي استفاده شده است كه در منطقه آغاجاري بزرگترين پروژه لرزه نگاري 3 بعدي خاورميانه انجام ميشود.
در چاه پيمايي با نمودارگيري از جدار چاههاي نفت پارامترهاي متعدد مخزن نفت از قبيل ميزان اشباع آب , اشباع هيدروكربن , ميزان تخلخل و نفوذ پذيري و نوع سنگ شناسي و ساير اطلاعات ذيقيمت اكتشاف نفت بر روي نمودارها مشاهده و قرائت مي گردد.
مقدمه :
اطلاعات كسب شده توسط شناساييهاي سطحي , هرچند دقيق و كامل باشند , نميتوانند همه نيازها را برآورده نمايند. اطلاعات دقيقتر از وضعيت زمين را ميتوان با بررسيهاي زير سطحي به دست آورد. هدفهاي بررسي هاي اكتشافي زير زميني را به نحو زير ميتوان خلاصه كرد :
الف ) تأييد يا تكميل نقشههاي زمين شناسي مهندسي كه توزيع مصالح زمين شناسي را در سطح و عمق كم نشان ميدهد.
ب) تعيين نحوه توزيع مصالح زمين شناسي در زير زمين و آگاهي از شرايط آب زير زميني
ج) گرفتن نمونههايي از مصالح زمين شناسي براي شناسايي آنها و انجام آزمون هاي آزمايشگاهي.
د) اندازه گيري ويژگي هاي مهندسي مصالح به طور برجا.
دستيابي به هدفهاي فوق به دو صورت مستقيم و غير مستقيم و با استفاده از روشهاي زير امكانپذير است.
الف ) روشهاي ژئوفيزيكي كه اطلاعات غير مستقيم به دست مي دهد.
ب) روش هاي شناسايي زير زميني كه حاصل آن كسب اطلاعات مستقيم و غير مستقيم است.
ج) حفاريهاي آزمايشي و مغزهگيري كه دادههاي مستقيم به دست مي دهد.
د) نمودارگيري ژئوفيزيكي از گمانهها كه بطور غير مستقيم اطلاعاتي را در اختيار ما قرار ميدهد.
پس از آنكه ضرورت انجام اكتشافات زير زميني مورد تأييد قرار گرفت , بايد در مورد نوع روش يا روشهاي اكتشاف زير زميني تصميمگيري شود. روش هاي اكتشافي بر مبناي هدف مطالعات , مرحله بررسيها , وسعت منطقه مورد مطالعه , نوع پروژه , شرايط زمين شناسي , شرايط سطح زمين و قابليت دسترسي آن و بالاخره محدوديتهاي بودجه و زمان انتخاب ميشود.
در اكتشافات ژئوفيزيكي برخي از مهمترين خواص فيزيكي زمين توسط ابزارهاي ويژه اندازه گيري شده و با تفسير نتايج حاصله , شرايط زير زميني استنتاج ميشود. خواصي از سنگها كه در اكتشاف ژئوفيزيكي , سنجيده ميشوند. معمولاً عبارتند از : كشساني (الاستيسيته) , هدايت الكتريكي , هدايت حرارتي , چگالي , خاصيت مغناطيسي و راديو اكتيوتيه .
بايد توجه داشت كه خواص اندازه گيري شده معمولاً به طور مستقيم با هدف مورد نظر مرتبط نيستند : از اين رو همواره بايد بر نوعي ارتباط بين خواص اندازه گيري شده و آنچه كه به دنبالش هستيم متكي باشيم.
در اكتشافات ژئوفيزيكي معمولاً به دنبال يك ناهنجاري يا به زباني انحراف از مشخصات يكنواخت زمين شناسي هستيم. تغيير ناگهاني در جنس مواد , برخورد به يك گسل يا يك منطقه خرد شده يا لايه هاي آبدار ميتوانند ناهنجاري هايي نسبت به شرايط طبيعي به حساب آيند. بايد توجه داشت كه هرچه ناهنجاري مورد بررسي نسبت به دستگاههاي اندازه گيري دورتر قرار گرفته باشد , تأثير آن ضعيفتر ميشود. در چنين مواردي براي اندازهگيري محتاج دستگاههاي دقيقتري هستيم. علاوه بر آن در دادههاي ژئوفيزيكي معمولاً آثاري كه مورد نظر نيستند و پارازيت ناميده ميشوند. تداخل ميكند كه بايد به نحوي حذف شوند تا ناهنجاري مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گيري از مقادير خوانده شده معمولي ترين روش براي كاهش اثر پارازيتهاست. به طور كلي تعبير و تفسير دادههاي ژئوفيزيكي همواره با ابهام همراه است , زيرا اغلب براي داده هاي ژئوفيزيكي در يك بررسي اكتشافي تا حدي ميتوان اين كمبود را مرتفع كرد. خلاصه اينكه روش هاي غير مستقيم ژئوفيزيكي هيچگاه نميتواند جانشين روش هاي بررسي مستقيم , مثل گمانه زني شود. اين روشها در زماني كوتاه و مخازجي نسبتاً كم , ناحيه وسيعي را مورد بررسي قرار داده و ضمن محدود كردن محلهاي مناسب براي حفاري , هزينه عمليات اكتشافي را به نحو قابل ملاحظه اي كاهش ميدهند.
فصل اول
انواع مخازن نفتي :
1) مخازن تخريبي يا ماسه سنگي : مثل مخازن ليبي
2) مخازن تبخيري يا كرنباته : مثل ايران
نكات قابل توجه :
1) بيشترين مخازن نفتي دنيا در حوزههاي پس از ترياس مشاهده ميشود. كه در پالئوزوئيك كمترين مقدار در كامبرين بوده است.
2) طاقديسها عمدهترين نفتگيرهاي كره زمين هستند و ريفها , گسل ها آخر از همه هستند.
3) در مخازن نفتي از لحاظ آماري مخازن كرنباته داراي تعداد بيشتري بوده و پراكنش بيشتري دارند.
4) در تمام نقاطي كه از لحاظ تكتونيكي آرامش داشتند , نفت بهتر توليد شده است. (هرجا Sr زياد باشد آرامش بيشتر است).
اهميت دولوميت (Dolomite) در صنعت نفت :
اهميت صنعتي دولوميت به خاطر Mg آن است كه از آن استفاده ميشود. همچنين دولوميت وقتي در لايهها تشكيل ميشود به دليل حجم بالايي كه در آن بوجود ميآيد ميتوان مخزن كرنباته خوبي براي نفت بوجود آورد.
مخازن نفتي دنيا اكثراً دلوميتي هستند. مخازن چاههاي نفتي بورگان كويت و كركوك كاملاً دولوميتي است.
عمل دولوميتيزاسيون :
اين عمل به وسيله آبهاي جاري و در نتيجه Water rock introduction ( واكنش متقابل آب و سنگ ) صورت ميگيرد. كه اين امر آرام آرام انجام مي شود و جابجايي Mg و Ca صورت ميگيرد
در اين محيط آبي سنگي جانشيني انجام گرفته و طيف زير انجام ميپذيرد.
انواع دولوميت :
1) دولوميت اوليه : primary Dolomit
دولوميتي است كه از همان ابتداي بوجود آمدن كره زمين دولوميت تشكيل شده است و بعد دولوميت ته نشين شده و رسوب داده است دولوميت هاي اوليه معروف در جهان :
الف) شبه جزيه قطر Qatar
ب) فلوريدا Florida
پ) باهاما Bahama
نكته اينكه اين دولوميتها ريز بلور هستند.
2) دولوميت ثانويه : Secoundry Dolomite
پس از تشكيل سنگ آهك , آب غني از Mg با حركات رفت و برگشت خود به آهك برخورد كرده و آرام آرام Ca را بيرون كرده و Mg جاي آن گذاشته و در طول زمان دولوميت تشكيل شده است.
اين دولوميت به علت مخازن نفتي اهميت دارد.
دولوميت ثانويه بلورهاي لوزي شكل (رمبوئدر) با فضاي خالي و مواد قهوه اي (آلي) در بين آن هست و اين دولوميتها درشت بلور هستند.
سيستمهاي دولوميتزايي :
مكانيزم دولوميتزايي : Dolomitiza mechanisme
1) جريان مجدد : Re flux
بدليل آنكه آب دريايي آن موقع Mg در آن بالا بوده و حرارت هم حدود 24-26 درجه بوده يعني دما در حد دماي معمول دلوميتيزاسيون بوده و شرايط آماده بوده و اين آب دريا مدام به اين سنگهاي آهكي برخورد كرده و روي اين سنگها را دولوميتي كرده و پاي اين سنگها دولوميتي شده و زير اين دولوميتها نفت داريم. و همچنين دولوميتيزاسيون باعث افزايش حجم ميشود كه باعث تجمع هيدروكربنها در آن ميشود.
سيستم Reflux در جاهاي زيادي اثر كرده و اينها جزء دولوميتهاي ثانويه هستند يعني ابتدا آهك بوده و به مرور زمان تبديل به دولوميت شدهاند.
به طور مثال در لايه ----- Base يا كف سازند بصورت دولوميتي شده است. نكته اينكه در عمل دولوميتيزاسيون در اثر دولوميت زايي افزايش حجمي برابر با 40 درصد خواهيم داشت.
سازند اليكا دولوميتهاي ريز سيليسي شده يعني داخل اين آهكها سيليس هم بوده و نگذاشته كاملاً دولوميتيزاسيون انجام شود.
2) مكانيزم دورگ : Dorag
اين مكانيزم توسط بديع الزماني ارائه گرديد كه بدين صورت است كه داخل درياها يك عدسي داريم كه به آن عدسي آب ميگوييم كه در آن جوي با آب دريايي به هم برخورد مينمايند. و داخل اين لنز يعني محل برخورد و اختلاط آب شور با آب شيرين دولوميت تشكيل مي شود. و چون آب شيرين و آب شور وجود داشته است. اسم آنرا دورگ ناميده اند.
در 10 سال اخير با مطالعه روي ايزوتوپ ها چون مقدار ايزوكوپهاي كربن 12 , كربن 13 و اكسيژن 16 , اكسيژن 18 در آب دريا وجو مشخص است , آمريكاييها با تحقيق و بررسي بر روي ايزوتوپهاي كربن و اكسيژن اين لنزها با كربن و اكسيژن دريا وجو مشاهده نمودند كه اين ايزوتوپها با هم يكسان نمي باشند.
پس اعلام كردند كه از لحاظ ايزوتوپي و مطالعات ايزوتوپي دولوميتي كه در محل اختلاط آب شيرين و آب شور تشكيل شده است. با حرف بديع الزماني هم خواني ندارد. و در نتيجه نظريه دورگ رد شد.
3) مكانيزم پمپ تبخيري : Evaporite pumping
جاهايي كه آفتاب شديداً ميتابد و باعث گرم شدن سطح زمين ميشود. در مناطق كويري آب زير زميني به سطح زمين نزديكتر است و باعث ميشود اين آبها بخار شود و ايجاد خلاء در نزديكي سطح زمين كند و ايجاد نيروي مويينگي ميكند و آبهاي حاوي منيزيم بالا ميآيند كه باعث تشكيل دولوميت ميشوند كه به آن دولوميت حاصل از مويينگي ميگويند.
از پديده مانند آن ميتوان به پديده Desert varnisch اشاره نمود كه اكسيد آهن و اكسيد منيزيم از داخل سنگ به سطح آمده و با تابش آفتاب قهوهاي شده اند و روي سنگ را قهوه اي كردهاند كه اين هم مثل مكانيزم پمپ تبخيري است.
ارزش دولوميت :
* ارزش اول :
سنگي كه از آهك تبديل به دولوميت ميشود افزايش حجمي معادل 40 درصد پيدا ميكند و دولوميت ارزش نفتي براي ما دارد. و نفت آن براي ما مهم است و يك ارزش مهم آن ايجاد محيطي مناسب براي تشكيل مخازن نفتي است يعني در آن مخازن نفتي تشكيل ميشود.
* ارزش دوم :
چون دولوميت غني از منيزيم است و اين منيزيم در صنايع مختلف كاربرد دارد. اگر دولوميت داراي درصد منيزيم بالا باشد آنرا استخراج ميكنند.
استفاده هايي كه از دولوميت ميشود مثلاً در صنايع ساختماني بصورت پودر كه در يك سري سيمانها از اين پودر استفاده ميكنند.
مخزن سالم :
يك سنگ مخزن متخلخل محتوي مواد نفتي داراي اختصاصات زير است :
1) زمينه يا ماتريكس Matrix سنگ از دانههاي ماسه سنگ , سنگ آهك و دولوميت يا تركيبي از آنها ساخته ميشود. « Reseyvoir rocks »
2) بين دانههاي متشكله سنگ را حفرات , درز و شكافها يا بطور كلي خلل و فرجهايي وجود دارد كه توسط آب , نفت و يا احتمالاً گاز پر ميشود.
3) آب بصورت لايه نازكي اطراف دانهها را فرا مي گيرد و درون درز و شكاف هاي بسيار باريك را اشغال مينمايد. و گاهي بصورت رگههاي ممتدي در ساختمان سنگ در مي آيد.
4) نفت فضاهاي بزرگتر داخل سنگ را اشغال ميكند و اگر گاز هم وجود داشته باشد. بزرگترين فضاها را اشغال كرده و نفت را از فضاهاي متوسط خارج ميكند.
خصوصيات مهم سنگها :
1) تخلخل porosity 2) اشباع آب water saturation 3) نفوذپذيري Permeablity
تخلخل و انواع آن :
درصدي از كل حجم سنگ است كه توسط فضاهاي خالي اشغال ميشود. تخلخل در سازندهاي غير فشرده به ميزان دانههاي هم قطر بستگي دارد.
اگر اندازه دانهها يكسان باشد ميزان تخلخل زياد و بين 35 تا 40 درصد ميباشد. در مواردي كه اندازه دانهها بسيار متغير باشد بطوريكه دانههاي كوچك فضاهاي بين دانه هاي بزرگ را پركنند تخلخل كمتر و تا 25 درصد ميرسد.
در تخلخلهاي پائينتر بطور كلي ذرات سنگ توسط مواد سيليسي يا كربناتي , سيمان شده و تخلخل را تا حد صفر درصد پائين ميآورند.
انواع تخلخل :
1) تخلخل مطلق :
نسبت كليه فضاهاي خالي مثل روزنهها , درزهها , خطرات و شكافهاي سنگ را به كل حجم سنگ تخلخل مطلق ميگويند.
تخلخل مطلق خود به دو دسته تقسيم ميشود. تخلخل اوليه كه از نوع بين دانه اي و بين كريستالي بوده و در سنگهاي تخريبي ( مانند سنگ ماسه) ديده مي شود.
و تخلخل ثانويه كه به شكل حفره اي و شكاف و درز و ترك كه منشأ مكانيكي و ثانويه دارند ديده ميشود. و به طور كلي در سنگهاي آهكي و دولوميتي كه منشأ شيميايي و بيوشيميايي دارند بوجود ميآيند.
2) تخلخل پيوسته :
درصدي از كل حفرههاي سنگ است كه با يكديگر ارتباط دارند , درصورت عدم ارتباط حفرهها با يكديگر مقدار آن خيلي كمتر از تخلخل مطلق است , مانند سنگ پا كه حدود 50 درصد تخلخل مطلق دارد ولي تخلخل پيوسته يا مؤثر آن در حدود صفر است.
3) تخلخل نهفته :
درصدي از كل حفرات موجود در سنگ است كه توسط كانالهاي مويين به هم متصل است. ولي اين راههاي ارتباطي بقدري باريك است كه سيال به سختي ميتواند از آن عبور كند. (20 ميكرومتر براي نفت و 5 ميكرومتر براي گاز) سنگهاي شيلي داراي تخلخل نهفته هستند كه 40 تا 50 درصد تخلخل پيوسته دارند اما اندازه كانالهاي ارتباطي آنقدر باريك است كه سيالات موجود به علت خاصيت جذب مولكولي نميتوانند حركت كنند.
4) تخلخل مؤثر :
آن دسته خلل و فرجي است كه سيالات قابل تحرك به آنها دسترسي دارند. مايعات به سهولت در درون فضاهاي خالي سنگ جابجا ميشوند و اين تخلخل در محاسبات نفتي قابل ارزش است.
اشباع آب و هيدروكربن :
اشباع عبارتست از نسبت حجم اشغال شده سنگ توسط سيال به حجم كل تخلخل كه آنرا با S نمايش ميدهند.
اشباع آب درصدي از فضاهاي خالي است كه توسط آب اشغال ميگردد و با نمايش داده ميشود. و كسر باقيمانده كه شامل نفت و گاز است معادل با و به نام اشباع هيدروكربن معروف است و با علامت مشخص ميشود. اصولاً در ابتدا مخازن از آب اشباع بوده اند ولي در زمانهاي بسيار طولاني زمين شناسي , نفت و گاز بعد از تشكيل به سازندهاي متخلخل مهاجرت كرده و آب را از فضاهاي خالي بزرگتر جابجا نموده و خود جايگزين شدهاند. هرچند تمام آب خارج نشده و بخشي باقي ميماند كه به آب باقيمانده موسوم است. شكل 1-1- وضعيت آب و نفت و گاز را در داخل حفرات سنگ نشان ميدهد.
اشباع آب غير قابل كاهش :
ميزان آبي است كه توسط كشش سطحي دانه ها در محل تماس دانهها و در درزهها و شكافهاي كوچك باقي مانده و ميزان آن از حدود 0.05 در سنگهاي درشت دانه تا 0.4 يا بيشتر در خيلي ريزدانه تغيير ميكند.
و ميزان آن به نوع تخلخل , اندازه حفره ها , قطر كانالهاي ارتباط دهنده حفرهها و طبيعت دانههاي متشكله زمينه سنگ بستگي دارد.
نكته مهم اينكه در هنگام توليد هيدروكربن آب غير قابل كاهش از سازند خارج نخواهد شد.
هيدروكربن جابجا شده :
هيدروكربن جابجا شده يا حركت كرده در سازندهاي نفتي با اهميتتر از مخازن گازي است. اگر موقع حفاري مقداري از هيدروكربن به عقب رانده شود. در زمان توليد از چاه , مقداري از همان هيدروكربن قابل استحصال ميباشد و به طوريكه ميدانيم اشباع هيدروكربن باقيمانده در ناحيه اشغالي ناميده ميشود.
نفوذپذيري :
نفوذپذيري قابليت جريان يافتن سيالات در درون سازند است , نفوذپذيري اندازهاي از جريان است كه در آن سيال از درون ناحيه معيني از سنگ متخلخل تحت گراديان فشار معيني جريان يابد. واحد نفوذپذيري ميلي دارسي است.
براي يك سازند توليد كننده 1000 ميلي دارسي بسيار زياد و 1 ميلي دارسي ميزان كمي است.
بر خلاف تخلخل , نفوذپذيري شديداً به اندازه مجموع دانههاي سنگ بستگي دارد.
رسوبات دانه درشت با حفرات بسيار بزرگ نفوذپذيري بالا و سنگهاي دانه ريز با حفرات كوچك و كانالهاي باريك داراي نفوذپذيري پائين هستند.
چگونگي تشكيل نفت :
موجودات ذرهبيني و ميكروسكوپي پس از اينكه ميميرند در اقيانوسها دراثر رسوبات كه روي آنها قرار ميگيرند و در اثر فشار به نفت تبديل ميشوند.
در تمام نقاطي كه دريا بوده و زير آب بوده اند و چنانچه شرايط خاصي براي زندگي و مرگ موجودات را داشته باشند در اثر نهشته شدن رسوبات روي اجساد موجودات در يك چنين جاهايي نفت توليد مي شود.
وجود نفت ربطي به آب و هوا ندارد. نفت هم در قطب و هم در عربستان و خاورميانه وجود دارد پس از نهشته شدن موجودات مرده يك سري فعاليتهاي باكتريابي روي آنها صورت ميگيرد و تجزيه ميشوند ( در محيط هوازي ) و نيز مراحل رسوب گذاري نيز انجام ميشود. پس عمق و فشار بالا ميرود تا دما به 180 درجه برسد كه در اين دما نفت توليد ميشود. بعد از دماي 180 درجه دگرگوني حاصل ميشود و قيري معروف به قير 80 كربني بوجود ميآيد ممكن است به دلايل فشار منبع ترك بخورد و قيرها بيرون بريزد در خرم آباد و بروجرد قير طبيعي در اطراف جاده وجود دارد.
از لحاظ معدني منطقه بايد يك سري كاتاليزورها را وارد كند در لايههايي كه نيكل و واناديوم قوي باشد و مواد آلي قوي نيز بوده باشد نفت تشكيل مي شود. كه نيكل و واناديوم كاتاليزور هستند.
نفت كلاً درسنگهاي دانه ريز تشكيل ميشود و مواد كه مربوط به موجودات ريز هستند و در اثر فعاليتهاي ژئوشيميايي تبديل به نفت ميشوند.
عوامل مؤثر در مقدار نفت دهي يك سنگ مادر :
1) غلظت ماده آلي در سنگ مادر يا سنگ منبع.
2) نرخ تبديل ماده آلي به نفت.
3) مدت زمان زمين شناسي.
نرخ تبديل ماده آلي به نفت تابعي از :
1) دما.
2) مستعد بودن شرايط تبديل به نفت.
3) خميره معدني مربوطه.
مستعد بودن شرايط براي تبديل به نفت به عوامل زير وابسته است :
1) تركيب محصولات دريايي يعني موجودات زنده پس از مرگ.
2) انجام واكنشهاي غير اكسيداسيون پس از ته نشست و دفن.
اكسيداسيون روي آن مواد صورت نگرفته باشد. اگر اكسيداسيون صورت بگيرد و نفت تبديل نميشوند. نفت در محيط احيايي بوجود ميآيد.
شرايط تشكيل نفت ( پنجره نفتي ) :
منظور از پنجره نفتي جميع شرايط دمايي , كاتاليزور و مواد آلي است كه كنار هم قرار ميگيرند و دما زير 180 درجه است , همچنين شرايط غير هوازي , كاتاليزورهاي نيكل و واناديوم باشد. مواد آلي كافي باشد يعني بالاتر از 1.5 درصد زيرا در مواد آلي كمتر از 1.5 درصد نفت تشكيل نميشود. به تمام اين شرايط , پنجره نفتي گفته ميشود.
تأثير لايههاي اطراف مخازن در نفت :
نفتها بر مبناي مواد لايهاي كه نفت را تشكيل ميدهند به نفتهاي شور و نفتهاي غير شور و يا به عبارت ديگر به نفتهاي سبك و سنگين تقسيم ميشوند.
نفت جنوب شوري دارد اما نفت شمال و نفت خزر چون در آهك است و گوگرد آن بسيار پائين است شوري ندارد , در نتيجه قيمت آن بالاتر است و جنس آن مرغوبتر است.
مواد آلي تشكيل دهنده نفت :
1) ليپيدها : مهمترين آنها اسيد استريك است.
2) آمينها : مهمترين آنها آلانينها هستند.
3) كربوهيدراتها : مهمترين آنها گلوكز است.
مهمترين ماده در نفت زايي ليپيدها واسيد استريك ميباشد. و بيشترين درصد متان دهي مربوط به ليپيدهاي نوع اسيد استريك ميباشد. بنابراين اين طور نيست كه با اين فكر قديمي قضاوت كنيم كه تمام ميكرو ارگانيسمها پس از مرگ تبديل به نفت مي شوند.
جدول تشكيل هيدروكربنها :
زون نا بالغ
دياژنز
زون نفتي كاتاژنز
زون گاز مرطوب
متاژنز
زون گاز خشك
انواع مهاجرت نفت پس از تشكيل : Migration
نفت دو نوع مهاجرت دارد. يكي مهاجرت اوليه و ديگري مهاجرت ثانويه.
1) مهاجرت اوليه :
نفت هيچگاه در سنگ منبع نميماند , بلكه تحت عواملي نفت در سنگ مادر نميماند اين عوامل عبارتند از :
الف ) افزايش حجم ماده آلي : يعني وقتي كه مواد آلي تبديل به نفت شوند اين تبديل باعث افزايش حجم نسبت به ماده اوليه و فشار روي نفت ميشود. اين عمل باعث ميشود كه نفت نتواند در جاي خود بايستد و از جاي خود خارج شود. به دليل ايجاد گاز و تغيير هيدروكربنها حجم مخزن افزايش مييابد و با افزايش حجم مخزن جوابگو نيست و مهاجرت اوليه را باعث ميشود.
2) فشار لايهها فوقاني از چندين طرف ( فشار طبقاتي و فشار لايههاي اطراف و جانبي) كه به آن over burden pressure : اين فشار به دليل وجود گاز باعث ميشود كه نفت نتواند در يك جا باقي بماند و از منبع خارج گردد.
3) Clay axpansion : رسهاي اطراف سنگ منبع در اثر جذب آب متورم ميشوند و در اثر اين تورم به مخزن فشار ميآيد و مواد نفتي را از آن خارج ميكند.
4) Clay dewatering : رسهايي كه در مخزن وجود دارند حاوي آب ميباشند و آب آنها جذبي است و وقتي تحت تأثير فشار و حرارت در مخزن قرار گيرند , آب خود را از دست مي دهند و به محتواي مخزن آب اضافه ميشود و آب به نفت و گاز اضافه ميشود و در اثر آب دادن و انبساط رسها اين عوامل دست به دست هم ميدهند و نفت از داخل مخزن حركت ميكند.
2) مهاجرت ثانويه :
نفت در مسيرهايي جاري ميشود كه پتروفيزيك ( تخلخل و نفوذپذيري) آنها بالا باشد. نفت در اين مسير حركت ميكند و در طول مسير تغييراتي ايجاد ميكند. بعد از اينكه اينها به تلههاي نفتي رسيدند به دام ميافتند. تلهها ممكن است گسل باشند يا لايه نفوذناپذيري باشد. وقتي نفت به يك نفت گير ميرسد در پشت آن جمع ميشود. مانند نفتهاي جنوب يا نفت خزر كه در سازندهاي آگچاچيل يا آپشرون نفت دارد.
اثر زمين گرمايي : Geo thermal gradient
درجه زمين گرمايي در تشكيل نفت و كيفيت نفت بسيار تأثيرگذار است.
ليبرسون :
درجه زمين گرمايي حال و گذشته حوزههاي داراي هيدروكربن به نظر ميرسد كه تأثير زيادي بر روي بازيافت نفت دارند. دلايل بديهي قابل ملاحظهاي پيشنهاد مي كند كه درجه زمين گرمايي بالا در حوزههاي داراي سنگهاي كلاسيك ( آواري) باعث افزايش تشكيل و مهاجرت به تله افتادن نفت و گاز مي شود. حوزههاي رسوبي ميتوانند بر اساس تكتونيك صفحهاي طبقهبندي شوند و درجه زمين گرمايي آنها كه جريان گرمايي را در داخل زمين بيان ميكند ميتواند مرتبط باشد با الگوي تكتونيك صفحهاي آنها.
تيسوت :
دما در عمق اثر ميگذارد بر روي مخزن , منبع و حتي سنگ پرش كه اينها شامل سازند , مهاجرت و به تله افتادن هيدرو كربورهاست.
آزاد شدن اسيدهاي چرب و ليپيدها از كروژن يك عامل صد در صد وابسته به درجه زمين گرمايي است. نفتهاي جنوب ايران در زمين گرمايي بالا تشكيل شده است. نتيجه اينكه فشارهايي كه از لحاظ تكتونيكي به مخزن وارد شده حوزه درياي سرخ از ترياي در حال باز شدن است.
حوزه مربوط به ايران و خاورميانه تماماً از ترياي به بعد خود حوزه در شرايط تشكيل نفت بوده است. شكاف درياي احمر باعث شور شدن نفت منطقه شده است.
مخازن نفتي كره زمين مخازن ماسه سنگي است به دليل بالا بودن گوگرد منابع ماسه سنگي سنداستونها نسبت به مخازن كرنباته ناخالصي بيشتري دارند بنابراين گوگرد بيشتري دارند.
نكته مهم در تعيين مسير مهاجرت نفت :
كربن 12 و كربن 13 براي تعيين مسير نفت كاربرد دارد. كه اگر كربن 13 به كربن 12 كمتر از يك باشد نفت مهاجرت كرده است. زيرا كربن 13 محل تشكيل نفت است و كربن 12 منطقه مهاجرت نفت است.
انواع Cap Rock :
به دو صورت وجود دارند در نوع اول در زير آنها نفت وجود دارد كه در آنها باكتري هاي گوگرد خوار گوگرد 32 را به گوگرد 34 تبديل ميكنند اين باكتريها فقط در Cap Rock هايي وجود دارند كه در زير آنها نفت وجود دارد.
در نوع دوم در زير آن نفت وجود ندارد در نتيجه گوگرد 32 در آنها بيشتر است چون باكتريهاي گوگرد خوار آنها را به گوگرد 34 تبديل نكردهاند.
در Cap Rock ها اورانيوم , واناديوم و تركيبات نيكلي وجود دارد. در جنوب ايران 700 , Cap Rock وجود دارد.
فصل دوم
10-1- اكتشافات ژئوفيزيكي
در « اكتشافات ژئوفيزيكي» برخي از مهمترين خواص فيزيكي زمين توسط ابزارهاي ويژه اندازهگيري شده و با تفسير نتايج حاصله , شرايط زير زمين استنتاج ميشود. خواصي از سنگها كه در اكتشافات ژئوفيزيكي , سنجيده ميشوند معمولاً عبارتاند از : كشساني (الاستيسيته) , هدايت الكتريكي , هدايت حرارتي , چگالي , خاصيت مغناطيسي و راديواكتيويته , بايد توجه داشت كه خواص اندازه گيري شده معمولاً به طور مستقيم با هدف مورد نظر مرتبط نيستند. از اين رو همواره بايد برنوعي ارتباط بين خواص اندازه گيري شده و آنچه كه به دنبالش هستيم متكي باشيم
در اكتشافات ژئوفيزيكي معمولاً به دنبال يك «ناهنجاري» يا به زباني انحراف از مشخصات يكنواخت زمين شناسي هستيم. تغيير ناگهاني در جنس مواد , برخورد به يك گسل يا يك منطقه خرد شده يا لايههاي آبدار ميتوانند ناهنجاريهايي نسبت به شرايط طبيعي به حساب آيند. بايد توجه داشت كه هر چه ناهنجاري مورد بررسي نسبت به دستگاههاي اندازه گيري دورتر قرار گرفته باشد. تأثير آن ضعيفتر ميشود. در چنين مواردي براي اندازه گيري محتاج دستگاههاي دقيقتري هستيم. علاوه بر آن در دادهها ژئوفيزيكي معمولا آثاري كه مورد نظر نيستند و «پارازيت» ناميده ميشوند , تداخل ميكند كه بايد به نحوي حذف شوند تا ناهنجاري مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گيري تداخل ميكند كه بايد به نحوي حذف شوند تا ناهنجاري مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گيري از مقادير خوانده شده معموليترين روش براي كاهش اثر پارازيتهاست. به طور كلي تعبير و تفسير دادههاي ژئوفيزيكي همواره با ابهام همراه است , زيرا اغلب براي داده هاي ژئوفيزيكي يكسان , توضيحات متفاوتي ميتواند وجود داشته باشد. البته با تركيب چند روش ژئوفيزيكي در يك بررسي اكتشافي تا حدي ميتوان اين كمبود را مرتفع كرد. خلاصه اينكه روشهاي غير مستقيم ژئوفيزيكي هيچگاه نمي تواند جانشين روشهاي بررسي مستقيم , مثل گمانه زني شود. اين روشها در زماني كوتاه و مخارجي نسبتاً كم , ناحيه وسيعي را مورد بررسي قرار داده و ضمن محدود كردن محلهاي مناسب براي حفاري , هزينه عمليات اكتشافي را به نحو قابل ملاحظهاي كاهش ميدهند.
در جدول 1-2 انواع روشهاي ژئوفيزيكي كه در اكتشافات ژئوفيزيكي به كار مي آيند. فهرست شدهاند.
جدول 1-2 روشهاي و ابزارهاي بررسيهاي ژئوفيزيكي زير زميني (هانت 1984).
روش كاربرد محدوديتها
لرزهاي انكساري عمق لايهها و سرعت امواج درخشندگي و آب را به دست مي دهد. كاملاً مورد اعتمادنيست مگر آنكه سرعت موج در لايههاي با عمق افزايش يافته و سطح سنگ بستر منظم باشد. دادهها غير مستقيم بوده و مقادير متوسط را نشان ميدهند.
لرزهاي مستقيم
(بيرون , داخل و بين گمانه اي ) سرعت در لايههاي مورد نظر و همچنين ويژگيهاي ديناميكي و كيفيت توده سنگ را به دست ميدهد. دادهها غير مستقيم بوده و مقادير متوسط را نشان ميدهند كه ممكن است از ويژگيهاي توده مصالح تأثير بپذيرند.
لرزهاي انعكاسي در مطالعات مهندسي درخشندگي به كار نميرود. براي تهيه نيمرخهاي پيوسته زيرآبي مفيد است. سرعتها را به دست نميدهد. محاسبه عمق لايهها مستلزم دانستن سرعت ايت كه توسط روشهاي ديگر به دست ميآيد.
مقاومت مخصوص
(الكتريكي) تعيين مرزهاي آب شو , لايههاي رسي و لايههاي دانهاي تميز. تعبير و تفسير آن مشكل و در معرض تغييرات گسترده است.
ويژگيهاي مهندسي را به دست نمي دهد.
گراني سنجي ساختهاي عمده زير زميني مثل گسلها , گنبدها , تودههاي نفوذي , غارها و حفرات را تشخيص ميدهد. دربررسيهاي مهندسي معمولاً براي كسب اطلاعاتي در مورد غارها و حفرات به كار ميرود.
مغناطيسي سنجي در اكتشافات مواد معدني و تودههاي بزرگ آذرين به كار ميرود. معمولاً براي مقاصد مهندسي به كار نميرود.
تهيه نيمرخ توسط رادار مقطعي از زمين تهيه ميكند. براي تعيين محل لولههاي مدفون شده , سنگ بستر و قطعات سنگ به كار ميرود. در مرحله توسعه به كار گرفته ميشود. عمق يا ويژگيهاي مهندسي را به دست نميدهد. عمق نفوذ آن كم است.
رادار نوع
ويدئو-پالس براي تعيين محل گسلها , غارها , منافذ , لولههاي مدفون شده و ساختهاي عمومي سنگ به كار ميرود. مشابه حالت قبل
چاه نمودار به فصل 3 مراجعه شود. به فصل 3 مراجعه شود.
روش الكتريكي
تغيير خواص الكتريكي سنگها اساس روشهاي متنوع اكتشافات الكتريكي و الكترومغناطيسي است. در يك روش كه « پتانسيل خودزا» نام دارد و در اكتشافات معدني به كار ميرود اختلاف پتانسيل طبيعي بين دو نقطه از زمين اندازه گيري ميشود. اندازه گيري مرتب اختلاف پتانسيل در امتداد يك نيمرخ و رسم تغييرات آن « ناهنجاريهايي » را كه معمولاً در بالاي توده هاي معدني ايجاد ميشود , مشخص خواهد ساخت. روش پتانسيل خودزا كاربرد چنداني در اكتشافات مهندسي ندارد.
روش ديگر « مقاومت مخصوص » نام دارد. اين روش بر اين مبنا استوار است كه مواد در زير زمين قابليت هدايت مختلفي نسبت به جريانهاي الكتريكي دارند. قابليت هدايت الكتريكي در موادي مثل رسهاي مرطوب و لاي ها بالا بوده و در مواردي مثل ماسهها و شنهاي سست خشك و سنگهاي مستحكم پائين است. در روش مقاومت مخصوص جريان الكتريكي توسط يك جفت الكترود جريان به داخل زمين هدايت ميشود و توسط يك جفت الكترود پتانسيل در دو نقطه ديگر در همان راستا اختلاف پتانسيل اندازه گيري ميشود. به اين ترتيب « مقاومت مخصوص ظاهري » عمقي از زمين به دست ميآيد. آرايشهاي مختلفي براي الكترودهاي فرستنده و گيرنده به كار ميرود. با تغيير فاصله الكترودها ميتوان مقاومت مخصوص ظاهري اعماق مختلف زمين را به دست آورد. با افزودن به فاصله الكترودها مقاومت مخصوص ظاهري كه بستگي به تغييرات خواص الكتريكي نسبت به عمق دارد , سنجيده مي شود. در روش ديگر ميتوان با ثابت نگاهداشتن فاصله الكترودها رشته را از محلي به محل ديگر حركت داد و با اندازه گيري تغييرات , نيمرخ مقاومت الكتريكي زمين را رسم نمود. وضعيت زير زميني معمولاً از روي تغييرات در مقادير
جدول 2-2 مقاومت مخصوص ظاهري براي نمونههايي از مصالح زمين شناسي ( هانت , 1984)
مصالح زمين شناسي مقاومت مخصوص (اهم متر)
خاكهاي رسي : خيس تا مرطوب 3-5/1
خاكهاي رسي لاي دار و خاكهاي لايي : خيس تا مرطوب 15-3
خاكهاي لايي و ماسهاي : مرطوب تا خشك 15.15
سنگبستر:كاملاًشكستهتاكميشكستهكهشكستگيهاازخاكمرطوبپرشدهاست 300-150
شن و ماسه همراه با لاي حدود 300
شن و ماسه با لايههاي لاي 2400-300
سنگ بستر : كمي شكسته كه شكستگيها با خاك خشك پرشده است. 2400-300
رسوبات شن و ماسه : دانه درشت و خشك 2400>
سنگ بستر : توده اي و سخت 2400 >
آب شيرين 60-20
آب دريا 24/0 –18/0
روش الكتريكي مقاومت مخصوص(رشته 4 الكترودي)
روش الكتريكي مقاوم مخصوص بر مبناي مقاومت الكتريكي متفاوت مصالح مختلف در زير زمين استوار است. ابزار كار در اين روش نسبتاً ساده و متشكل از يك منبع توليد برق (باطري يا ژنراتور) , آمپرمتر , ولت متر , الكترودها و سيمهاي رابط است. اين دستگاهها بايد از يك طرف انرژي الكتريكي كافي در زمين توليد كنند و از طرف ديگر سبك و قابل حمل باشند.
پس از برقراري جريان مستقيم بين دو الكترود خارجي , افت جريان توسط دو الكترود داخلي دريافت شده و مقدار مقاومت مخصوص ظاهري توسط رابطه زير قابل محاسبه است.
كه در آن :
: مقاومت مخصوص خاك ( اهم سانتي متر )
A : فاصله بين الكترودها ( سانتي متر)
E : اختلاف پتانسيل بين الكترودهاي مياني (ولت)
I : جريان بين الكترودهاي انتهايي (آمپر)
در تهيه نيمرخ قايم همچنان كه تغييرات مقاومت مخصوص اندازه گيري ميشود فاصله الكترودها زياد ميشود و به اين ترتيب منحني نمايشگر مقاومت مخصوص برحسب فاصله الكترودها رسم ميشود. چون مقدار مقاومت مخصوص به دست آمده عمدتاً وابسته به مقاومت مخصوص مواد تا عمقي برابر با فاصله الكترودها (A) است , تغيير در جنس مواد را ميتوان با تغيير در شيب منحني به دست آورد. براي تعبير و تفسير نيمرخ قايم معمولاً از منحنيهاي تجربي موجود ( منحنيهاي Wetzel – Mooney ) براي برآورد عمق تا يك فصل مشترك و مقاومت مخصوص استفاده ميشود , به اين ترتيب كه منحنيهاي فوق الذكر كه نمودار لگاريتمي از مقاومت مخصوص بر حسب فاصله الكترودهاست بر منحني ترسيم شده مطابقت داده ميشود و برازندهترين حالت انتخاب ميشود.
قائم و جانب استنباط ميشود. عمق نفوذ جريان بستگي به موقعيت الكترودها , فركانس مورد استفاده , و توزيع قابليت هدايتها در زمين دارد. در جدول 2-2 مقادير مقاومت مخصوص براي مصالح زمين شناسي مختلف آمده است.
كاربردهاي روش الكتريكي مقاومت مخصوص را به صورت زير ميتوان خلاصه كرد :
الف ) جدا كردن مصالح دانهاي تميز از لايهاي رسي كه در تأمين منابع شن و ماسه كاربرد دارد.
ب) تعيين عمق يك سطح گسيختگي بالقوه در رسهاي «سريع» كه در آن مقدار املاح و در نتيجه مقاومت ظاهري به طور بارزي با بخشهاي مجاور سطح گسيختگي تفاوت دارد.
ج) تعيين مرزهاي آبهاي شور زير زميني.
د ) تشخيص تغييرات ايجاد شده در كيفيت آبهاي زير زميني در رسوبات دانهاي يكنواخت (مثل نشت ناخواسته مواد شيميايي از يك مخزن مواد باطله )
ه ) اندازه گيري عمق تا سنگ بستر ( مخصوصاً در محل احداث سدها ).
و ) تعيين محل حفرات انحلالي در سنگهاي آهكي كه البته همواره موفقيت آميز نيست.
ز) مطالعه آبهاي زير زميني و تعيين موقعيت سفرههاي آبدار.
ح ) بالاخره از اين روشها جهت يافتن محل لولههاي مدفون شده و يافتن معادن در خشكيها نيز استفاده ميشود.
در كنار كاربردهاي گوناگوني كه بر شمرديم , روش الكتريكي مقاومت مخصوص از نقاط ضعف و محدوديتهايي نيز برخوردار است :
الف ) چون مقاومت مخصوص تابعي از مقدار آب و نمكهاي محلول است مصالحي با ويژگيهاي مهندسي كاملاً متفاوت ميتوانند مقاومت مخصوص يكساني از خود نشان دهند. اين مسئله تعيين همبستگي (كرولاسيون) نقاط مختلف با يكديگر را مشكل ميسازد.
ب) تفكيك لايهها در نقاطي كه مصالح رويي از مقاومت مخصوص بسيار بالايي برخوردارند ممكن است امكان پذير نباشند.
ج ) سطح ايستايي معمولاً حد نهايي عمق كاربرد اين روش است , زيرا قابليت رسانايي الكتريكي در مصالح اشباع شده به سرعت بالا رفته و تعيين تفاوت بين افقهاي مختلف را غير ممكن ميسازند.
د) به دليل مشكلاتي كه در ارتباط با دادن مقادير مقاومت مخصوص اندازه گيري شده , با يك خاك يا سنگ خاص وجود دارد , وضعيت زير زميني اغلب توسط تغييرات قايم يا جانبي در مقادير اندازه گيري شده , استنباط مي شود.
ه ) در نقاطي كه از چند لايه درست شدهاند , تعبير و تفسيرها بايستي با همبستگي با دادههاي حاصل از گمانههاي آزمايشي تأييد شود.
و ) به طور كلي بايد روش مقاومت مخصوص الكتريكي را همواره به عنوان روش اكتشافي مقدماتي در نظر گرفت.
استفاده از رادار زميني
اين روش گرچه هنوز در آغاز راه است ولي به نظر ميرسد كه به زودي كارائيهاي زيادي از خود در اكتشافات زير زميني زمين شناسي و مهندسي نشان دهد. از اين روش ميتوان براي تشخيص مواد جامد نسبتاً كدر در مقابل امواج رادار مثل : لولهها , سطح سنگ بستر و قطعات سنگ روي آن , حفرات , تونلها , مناطق رسي , گسلها و تودههاي معدني استفاده كرد. درجه شفافيت مواد مختلف نسبت به امواج رادار در جدول 3-2 آمده است.
در اين روش انرژي در حد بخش راديويي طيف الكترومغناطيسي ساطع ميشود كه مقداري از آن پس از بازتاب از موارد پيش گفته به رادار بازگشته و ثبت ميشوند. در يك روش موج رادار به صورت ضربه منفرد مستقيماً در سطح زمين ( با در زير زمين و در تونلها يا گمانهها ) فرستاده ميشود. موج بازگشتي نيز به صورت يك ضربان , مشابه موج لرزهاي انكساري , ثبت ميشود. بي نظمي در توالي امواج معرف عامل منعكس كننده مثل يك منطقه گسل خورده پر شده از رس در سنگهاي آذرين , يك حفره يا غار است. در روش ديگر توسط رادار نيمرخي پيوسته تهيه ميشود كه به آن نيمرخ گيري الكترومغناطيسي هم ميگويند (ESP). در اينجا ضربانهاي انعكاسي مداوم رادار مشابه تصاوير لرزهاي انكساري ثبت ميشود. از اين روش از سال 1970 براي تعيين محل لوله هاي فاضلاب و كابلها , تهيه نيمرخ از بستر رودها و درياچهها و ارزيابي وضعيت راهها استفاده شده است. تكنيك EPS در مصالح داراي قابليت هدايت پائين مثل ماسه , آب شيرين , يا سنگ تصوير واضحي به دست مي دهد و در مصالح داراي قابليت زياد مثل رسهاي مرطوب كيفيت تصاوير آن پائين است.
-
محتوای فایل دانلودی:
فایل شناسايي ساختارهاي زمين شناسي در مخازن نفت به روش ژئوفيزيكي در 137 صفحه فایل word