رفتن به مطلب

آشنایی با مبانی اکتشاف نفت و گاز


ارسال های توصیه شده

در بخش بالا دستی نفت اولین مرحله برای دست یابی به نفت و بهره برداری از آن، اکتشاف مخازن نفتی است. ابتدا با توجه به مطالعات سطحی و صحرایی محیط، مجموعه ای از اطلا عات اولیه بدست می آید و اولویت های اکتشاف برای استفاده از روش های دیگر مشخص می شود؛ این روش ها شامل:

۱) روش های سطحی

 

۲) ثقل سنجی و میدان های الکترومغناطیسی

 

۳) لرزه نگاری

 

۴) ژئوشیمی آلی

 

۵) چاه های اکتشافی

 

● روش های سطحی:

 

گاه مطالعه برخی از نشانه ها در سطح زمین می تواند راهنمای ما برای کشف مخازن احتمالی باشد. بخشی از لا یه هایی که هزاران متر زیر زمین هستند، ممکن است در اثر عوامل مختلفی به سطح زمین رسیده باشد و ما آن بخش از لا یه را که برونزد( ) outcrop آن نامیده می شود، مشاهده کنیم.

 

می توان برخی مطالعات در مورد آن لا یه را از طریق نمونه گیری از برونزد آن انجام داد. گاه نفت موجود در زیر زمین، در اثر عوامل مختلفی به طور طبیعی و بدون حفاری به سطح زمین راه می یابد وچشمه های نفتی ( ) oil spring ایجاد می کند. این نفت می تواند از سنگ مخزن به سطح زمین راه یافته باشد یا آن که در مسیر حرکت نفت از سنگ منشأ به سنگ مخزن و به دلیل نبود پوش سنگ به سطح زمین آمده باشد. در منطقه ی مسجد سلیمان ایران نمونه های متعددی از چشمه های نفتی وجود دارد. ابتدایی ترین کار در اکتشاف مخازن نفت این است که با مطالعه برونزدها ( ) outcrops و نشانه های سطحی، اطلا عاتی در مورد سازندهای نفت بدست آورد و یا با مطالعه ساختارهای زیرزمینی که آثار آن ها در روی زمین قابل مشاهده و بررسی است، تا حدودی به وجود تله های نفتی پی برد و همچنین اگر در سطح، چشمه های نفتی ( ) oil spring وجود داشت، با مطالعه آن ها به سنگ منشأ( ) source rock آن پی برد و از این طریق مخازن احتمالی را شناسایی کرد.

 

۲) روش های ثقل سنجی و مغناطیسی سنجی:

 

این ۲ روش برای شناسایی مخازن نفتی ای که ساختارهای مشخص و معینی (مثل طاقدیس) در اعماق کم دارند به کار می روند. البته با روش مغناطیس سنجی تلوریک ( ) telluric می توان مخازن تا حدی عمیق را نیز شناسایی کرد. در روش ثقل سنجی اساس کار این گونه است که تغییر شتاب جاذبه ثقل در نقاط مختلف را می توان به تغییر ماهیت سنگ یا تغییر ساختار، مخصوصا ساختارهای طاقدیس نسبت داد.

 

توضیح این که شتاب جاذبه ی زمین در قسمت های مختلف زمین، با توجه به تغییر ساختار های زمین شناسی و همچنین تغییر ماهیت لا یه های موجود در آن بخش از زمین، تغییر می کند. هر اندازه که لا یه ها دارای چگالی بیشتری باشند، یا آن که لا یه های چگال تر در فاصله ی کمتری از سطح زمین قرار داشته باشند، نیروی جاذبه ی بیشتری ایجاد می کنند؛ به دلیل آن که لا یه هایی که در عمق بیشتری قرار دارند در طاقدیس ها فاصله های آن ها از سطح زمین کمتر می شود و تفاوتی را در شتاب ثقل نسبت به نقاط اطراف ایجاد می کند. این نشانه می تواند عامل شناسایی طاقدیس ها باشد.

 

اساس کار روش مغناطیس سنجی تلوریک براین است که میدان مغناطیسی طبیعی زمین را می سنجد، اما اگر سنگی وجود داشته باشد که خود میدان مغناطیسی اضافی ایجاد کند، با استفاده از دستگاه های مغناطیس سنج شناسایی می شود. از آ ن جایی که برخی از سنگ های رسوبی خود مغناطیسه هستند و میدان مغناطیس اضافی ایجاد می کنند، به کمک این دستگاه می توان ضخامت این لا یه ها را تا حدودی مشخص کرد. باید توجه داشت که جنس سنگ مخزن و منشا از سنگ های رسوبی است.

 

۳) مطالعه لرزه نگاری: (seismic )

 

در روش لرزه نگاری امواج لرزه ای در اثر انفجار به صورت موج های مکانیکی در لا یه های درون زمین منتشر می شوند؛ برای این که بازتاب این امواج از لا یه های مختلف، دریافت شود، گیرنده هایی ( ) Geophone بر روی زمین تعبیه شده اند که بازگشت این امواج را ثبت می کنند. منابعی که برای ایجاد این لرزه ها بکار می رود می تواندچاله هایی که از مواد منفجره پر شده است، یا دستگاه vibrosize باشد؛ این دستگاه کامیونی است که یک صفحه در زیر خود دارد. به هنگام ایجاد لرزه این صفحه روی زمین قرار می گیرد و وزن کامیون بر روی صفحه می افتد و با لرزه هایی که این صفحه ایجاد می کند امواجی پدید می آید.

 

لرزه نگاری در ابعاد مختلف مانند :۲ بعدی ۲۲ ) Dimensional یعنی شبکه برداشت را به گونه ای می چینیم که داده ها را تنها در مختصات صفحه ای برداشت کنیم وبا استفاده از دستگاه های پیشرفته تر و تحلیل های پیچیده تر راستای دیگری نیز به آن اضافه می شود که به آن روش ۳ بعدی ۳۳ ) Dimensional گفته می شود و هر نقطه درون زمین با سه پارامتر مختصاتی قابل تشخیص است و حتی به روش ۴ بعدی ( ۴ ) Dimensional که بعد زمان را نیز در داده ها مکانی لحاظ می کنند. اطلا عاتی که این روش در اختیار قرار می دهد بسیار دقیق تر است در واقع هر چه ابعاد لرزه نگاری افزوده شود تله های نفتی بیشتری با دقت بالا تری قابل شناسایی هستند به عنوان نمونه تله های غیر ساختمانی که در مقاله مبانی شناخت مخزن توضیح داده شدند را نمی توان با لرزه نگاری ۲ بعدی تشخیص داد و شناسایی آن ها حتما نیاز به روش ۳ و یا ۴ بعدی است. امروزه با توجه به افزایش روزافزون قیمت نفت و کاهش نفت تله های نفتی ساختاری ، توجه کشورها به اکتشاف این گونه تله های نفتی(غیر ساختمانی) هر روز بیشتر می شود.اساس کار این گونه است که با توجه به این که سازندهای مختلف قابلیت های مختلفی برای عبور موج از درون خود دارند، سرعت امواج درون این لا یه ها با هم متفاوت است؛ و به این وسیله می توان سطوح بین لا یه ای را تشخیص داد البته به این شرط که این لا یه ها دارای چگالی و سرعت متفاوتی باشند این تفاوت اساس شناسایی لا یه ها و سازندهای مختلف است.

 

● تطبیق اطلا عات لرزه نگاری با اطلا عات عملیات چاه نگاری:

 

در روش لرزه نگاری، گیرنده ها بر روی سطح زمین قرار دارند، جابجایی آن ها به صورت افقی است؛ گستره ی اخذ اطلا عات به صورت افقی جابجا می شود و در نقاط مختلف در سطح افقی زمین، اطلا عات به دست آمده از لا یه های مختلف زمین دریافت می شود. اما در روش چاه پیمایی که در مقاله جداگانه ای به آن خواهیم پرداخت دستگاه به درون چاه فرستاده می شود و جابجایی گیرنده ها در راستای عمودی انجام می شود. تطبیق اطلا عات این دو روش می تواند تا حدود زیادی، خطاها را برطرف کند.

 

۴) ژئوشیمی آلی ( organic Geochemistry )

 

امروزه از روش ژئوشیمی آلی ( ) organic Geochemistry برای اکتشافات مخازن و سنگ منشا و تحلیل این سنگ ها استفاده می شود. در این زمینه ظرفیت بالا یی برای توسعه ی فعالیت ها وجود دارد که در مقاله آشنایی با مبانی ژئوشیمی آلی نفت و گاز به تفصیل درباره آن سخن خواهیم گفت.

 

۵) چاه های اکتشافی:

 

هیچ یک از روش های گفته شده نمی تواند به طور قطعی وجود نفت را تأیید کند. در واقع روش های پیشین تنها می توانند به تشخیص سازند هایی که احتمال وجود نفت یا گاز در آن ها می رود کمک کنند. تنها راه حل برای شناسایی مخزن و اثبات وجود سیال در درون آن ها، حفر چاه های اکتشافی است. روش های پیش گفته اطلا عات اولیه را برای حفر اولین چاه در اختیار متخصصین اکتشاف قرار می دهند؛ این متخصصین برای دست یابی به دقت بیشتر در اطلا عات خود باید چاه های اکتشافی را در مخزن حفر کنند.

 

اطلا عات حاصل از چاه های اکتشافی به متخصصین اکتشاف کمک می کند که سازند مخزن نفتی و سازندهای بالا ی آن را به خوبی شناسایی کنند و خطاهای خود را در روش های قبل اصلا ح کنند.

 

از یک چاه اکتشافی، اطلا عات زیر به دست می آید:

 

۴ـ۱) ترتیب قرار گرفتن سازند های مختلف در عمق زمین

 

۴ـ۲) عمق واقعی مخزن در زیر زمین

 

۴ـ۳) ضخامت مخزن

 

۴ـ۴) خصوصیات سنگ و سیال های درون مخزن(گاز، نفت و آب) که با نمونه برداری از سنگ و سیال و انجام آزمایش های مربوطه مطالعه می شود.

 

۴ـ۵) مرز لا یه ها ی زمین شناختی، جنس و شیب هر لا یه، برخی از ویژگی های سنگ مخزن از جمله میزان تخلخل و درجه ی اشباع آن از سیال های مختلف و دمای مخزن با انجام عملیات چاه پیمایی( ) Well Loggingشناسایی می شود.

 

به اولین چاهی که در مخزن حفر می شود ( wild cat )گویند کنایه از این که این چاه بسیار خطرناک و ناشناخته است؛ چرا که قبل از حفر چاه امکان پیش بینی رفتار مخزن وجود ندارد. مخزن برای ما ماهیتی ناشناخته دارد. در واقع مخزن نفت همچون موجود زنده ای است که تا با آن روبرو نشویم نمی توانیم رفتار آن را در برابر عوامل مختلف پیش بینی کنیم. بنابراین در چاه های اکتشافی باید با رعایت سطح ایمنی بالا یی، حفاری انجام شود تا خطرات ناشی از رفتار های ناشناخته مخزن، از جمله آتش سوزی و فوران ناگهانی چاه که ممکن است با قدرت زیادی منجر به پرتاب دکل و تأسیسات سرچاه شود، به حداقل برسد.

 

● تطبیق کلیه اطلا عات اکتشافی و مدل سازی مخزن

 

پس از دست یابی به اطلا عات کافی به دنبال حفر اولین چاه در درون مخزن، مجموعه اطلا عات به دست آمده در روش های مختلف اکتشافی، به وسیله متخصصین مطالعات مخزن مورد بررسی قرار گرفته و یک مدل از مخزن طراحی می شود. با استفاده از این مدل برنامه ی توسعه آن و بهترین نقاط برای حفر چاه های جدید به منظور بهره برداری از مخزن تعیین می شود و می توان چاه هایی را که برای توسعه و برداشت از مخزن استفاده می شوند، حفر کرد. چاه ها باید در نقاطی حفر شوند که بهترین بهره برداری از مخزن حاصل شود. شناسایی محل مناسب برای انجام حفاری های بعدی نیز نیاز به مطالعات دقیق مخزن و روش های آماری دقیق دارد که در فرایند مدل سازی مخزن مورد پردازش قرار می گیرند.

 

اشکال مختلف تله های نفتی خود براساس منبع نیرو ایجاد آن ها به ۳ دسته تقسیم می شود.

 

۱) تله های نفتی ساختاری (structural trap)

 

۲) تله های نفتی چینه ای (stratigraphic trap)

 

۳) تله هایی که ترکیبی از این دو هستند.

 

در نمونه اول که حاصل از تکتونیک زمین است (زمین از چندین لا یه تشکیل شده که شامل پوسته ، گوشته و هسته است. قسمت پوسته و بخش بالا یی گوشته را سنگ کره گویند که به صفحاتی تقسیم شده و این صفحات در حال حرکت برروی گوشته هستند این حرکات باعث برخورد یا دور شدن صفحات نسبت به هم و ایجاد نیروهایی می شود که به آن تکتونیک زمین گویند.)

 

▪ انواع مختلف تله های نفتی ساختاری:

 

۱) طاقدیس(anticline)

 

۲) ناودیس(synclin)

 

۳) گسل ها:( faul)

 

گسل های باعث حرکت لا یه های مختلف نسبت به هم می شوند و ممکن است باعث قرار گرفتن یک لا یه متخلخل و تراوا در کنار لا یه های کم تراوا شود و یک تله نفتی را تشکیل دهد.

 

۴) گنبدهای نمکی :(salt dome )

 

این گنبدها که از اعماق زمین بالا می آیند خود کم تراوا هستند اگر در مسیر حرکت خود در کنار یک لا یه تراوا قرار گیرد و در همان ارتفاع باقی بماند می تواند تشکیل یک تله نفتی دهد)

 

انواع مختلف تله های چینه ای:

 

تله های چینه ای : (stratigraphic trap)

 

در این نوع ، عامل ایجاد تله های نفتی عوامل تکنونیکی نیست، بلکه می تواند در اثر تغییر ماهیت چینه ای و تغییر ماهیت سنگ ایجاد شود که شامل:

 

۱) تله های نفتی مرجانی :( reef)

 

نحوه ی تشکیل آن این گونه است که در گذشته یک مرجان در کف دریا رشد کرده و روی آن را رسوبات ریزدانه پوشانده اند مرجان به دلیل تخلخل بالا و ترآوایی خوب می تواند به عنوان سنگ مخزن عمل کند و رسوبات دانه ریز روی آن نیز مانند یک سنگ پوش عمل می کنند و تشکیل یک تله نفتی می دهند.

 

۲) تله های نفتی دگرشیبی( :) unconformity

 

دگر شیبی یک ناهمسانگردی وتغیر ناگهانی در طبقات زمین است می تواند در اثر عوامل مختلف مانند نبود رسوب گذاری در یک مدت زمان معین، فرسایش لا یه ها و رسوب گذاری مجدد و غیره ایجاد شود. پس در سطوح دگرشیبی با ۲ منطقه روبرو هستیم که لا یه زیرین آن می توانند تراوا و لا یه رویی آن ناتراوا، باشد و بالعکس.در هر صورت تله های نفتی ای تشکیل می دهند که به آن ها تله های نفتی دگرشیبی گویند.

 

۳) تله های نفتی : pinch out

 

در این نوع تله های نفتی یک لا یه ی تراوا به درون یک لا یه ی ناتراوا می رود ویک تله نفتی را ایجاد می کند.

 

● تأثیر جنس سنگ:

 

▪ تاثیر جنس پوش سنگ ها:

 

جنس پوش سنگ ها بر توانایی آن برای نگه داشتن نفت و جلوگیری از عبور نفت از داخل خود تاثیر می گذارد، و همچنین می تواند بر حجم نفت به تله افتاده بیافزاید، بعضی از پوش سنگ ها به راحتی تغییر شکل پیدا می کنند و در آنها شکستگی ایجاد نمی شود پس بهتر می توانند شکل طاقدیس گرفته و عمل به تله انداختن را انجام دهند.

 

▪ جنس سنگ و تأثیر آن در رفتار مخزن:

 

جنس سنگ های مخزن مختلف است و هر یک دارای ویژگی های خاص خود است، اما همه این سنگ ها باید متخلخل و ترآوا باشند، دو نوع سنگ مخزن وجود دارد:

 

۱) ماسه سنگی :(Sand stone Reservoir)

 

این نوع سنگ بهترین سنگ مخزن است . اندازه ذرات آن در حد اندازه ی دانه های ماسه (یک هشتم تا یک شانزدهم میلی متر) است. پراکندگی تخلخل درون این نوع سنگ، تا حد زیادی همسان ) Homogeneous( است و به همین دلیل رفتارهای منظمی از خود نشان می دهد. سنگ های ماسه سنگی همچنین معمولا دارای درصد تخلخل بالا یی هستند و برداشت از این نوع مخازن بسیار آسان تر است و درصد بیشتری از نفت این مخازن قابل بازیابی است.

 

مشکل این مخازن آن است که همراه با نفت ماسه نیز از چاه استخراج می شود و برداشت ماسه از این نوع مخازن زیاد است؛ این خود باعث آسیب رساندن به دستگاه ها و تجهیزات بهره برداری می شود. به همین دلیل باید با روش هایی، ذرات ماسه را در جای خود محکم کرد تا مانع از حرکت آن ها به سمت چاه شد.

 

۲) سنگ مخزن آهکی یا کربناته(Carbonate Reservoir)

 

سنگ های آهکی نمونه دیگر سنگ های مخزن است.

 

تخلخل این سنگ ها معمولا ً پایین است و کمتر از تخلخل سنگ های ماسه سنگی است. تخلخلا ین نوع سنگ ها بیشتر از نوع شکاف هایی است که دراثر عوامل مختلفی مثل فشار، انحلا ل و .... در سنگ ایجاد شده است. رفتار این نوع مخازن زیاد منظم نیست. شناخت رفتار مخازن آهکی بسیار مشکل است.

 

▪ جنس سنگ های مخزن در ایران:

 

جنس سنگ اغلب مخازن نفتی در ایران آهکی یا کربناته است. تخلخل این سنگ ها(سنگ های آهکی) بیشتر از نوع شکاف ( ) fracturing است که می تـواند در اندازه های مختلفی ایجاد شود. اندازه ی شکاف ها از میکرو تا ماکروتغییر می کند البته امروزه با ایجاد شکاف های مصنوعی از طریق روش هایی مانند شکاف های هیدرولیکی Hydraulic Fracturing باعث افزایش شکاف می شوند و این باعث افزایش تخلخل و تراوایی و به دنبال آن افزایش سرعت بهره برداری می شود.

 

 

محسن اطمینان

روزنامه سیاست روز

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...