اکتشاف نفت خام

بطور کلی در ابتدای صنعت نفت ، علایم ظاهری نفت یعنی نفت و گازهایی که در سطح زمین وجود داشته ، در اکتشاف نفت موثر بوده است. بعدها مشخص شد که مطالعه لایه‌های مختلف نفت در اکتشاف نفت ، موثر بوده است. اگر لایه نفوذ ناپذیر باشد، احتمال اینکه نفت درآن وجود داشته باشد، وجود دارد. علاوه براین ، مطالعه لایه‌های مختلف و مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی تحت عنوان ژئوفیزیک و ژئوشیمی در اکتشاف نفت موثر بوده است.

اکتشاف به کمک زمین شناسی

زمین شناسی به ما می‌آموزد که آیا شکل و وضع لایه‌های زیر زمینی در محل مورد نظر برای تشکیل نفتگیر مناسب است یا خیر. در صورتیکه مناسب تشخیص داده شد، به جستجوی مخازن زیرزمینی نفت پرداخته می‌شود.
از این بعد مبنای کار ، تهیه نقشه‌ای از لایه‌های زیرزمینی است. بدین ترتیب که ابتدا عکسهای هوایی گرفته می‌شود و سپس عکسهای هوایی تهیه شده ، بوسیله دوربین مخصوصی به نام استروسکوپ برجسته نشان داده می‌شود. بدین ترتیب ، وضع برآمدگیها و حتی نوع لایه‌ها و عمق و زوایای آن تشخیص داده می‌شود. از روی خصوصیات عکسها ، نقشه زمین شناسی تهیه می‌گردد.

نفتگیر

نفتگیر یا تله نفتی ، به محل تجمع نفت و گاز گفته می‌شود. به عبارت دیگر به ناحیه‌ای که از حرکت صعودی نفت و گاز جلوگیری کرده و سبب تجمع نفت گاز شود تله نفتی گفته می‌شود. سنگ مخزن مناسب ، منافذ به هم مرتبط ، وجود نفت و گاز و عامل بازدانده حرکت صدور کننده نفت و گاز یا پوش سنگ از جمله عوامل اصلی تشکیل دهنده نفت گیری باشد.

قسمتهای عمده یک نفتگیر

قله

قله به بلندترین نقطه نفتگیر اطلاق می‌شود.

نقطه ریزش

نقطه ریزش به پایین ترین نقطه‌ای که نفت در نفتگیر تجمع یابد گفته می‌شود. نقطه ریزش بر سطح ریزش که سطحی افقی است قرار دارد. بستگی به ساختمان نفتگیر به فاصله قائم بین قله و نقطه ریزش نفتگیر گفته می‌شود.

مخزن

مخزن ممکن است تا نقطه ریزش از نفت و گاز پر شده باشد و یا این که در نقطه‌ای بالاتر از آن حاوی نفت و گاز شود شیب ساختمانی مخزن ممکن است تحت تاثیر شیب ناحیه‌ای قرار داشته و به همین دلیل با بستگی ساختمان مخزن یکسان نباشد.

پی نفتگیر

کلمه پی به بخش نفت ده نفتگیر اطلاق می‌شود. ضخامت کل مخزن مشتمل بر فاصله بین بلندترین نقطه مخزن تا سطح تماس آب و نفت می‌باشد. این ضخامت ممکن است تنها 1 الی 2 متر را در برگرفته و یا این که به صدها متر نیز برسد. ضخامت خالص مخزن به مجموعه لایه های نفت ده و مفید مخزن گفته می شود. مخزن ممکن است حاوی نفت، گاز یاغ هر دوی آنها باشد. سطح تماس آب و نفت به پایینترین سطخ نفت قابل تولید در نفتگیر گفته می‌شود. سطح تماس گاز و آب و سطح تماس گاز و نفت نیز به پایینترین سطحی که گاز قابل تولید در مخزن وجود داشته باشد، گفته می‌شود. تعیین عمق این سطوح قبل از تولید ضروری است. گاز به علت سبکتر بودن به بخش بالای مخزن انتقال یافته و نفت در زیر گاز تجمع می‌‌یابد.
حضور گاز یا نفت بطور منفرد در مخزن به وضعیت فشار ، دما ، درجه بلوغ سنگهای منشا ، تداوم ورود گاز و نفت و ظرفیت مخزن بستگی دارد. مرز بین گاز ، نفت و آب ممکن است تدریجی و یا شاخص باشد. مخازنی که دارای مرز شاخص آب ، نفت یا گاز می‌باشد. از تراوایی خوبی برخوردار می‌باشند. مخازنی که دارای مرز تدریجی آب ، نفت و یا گاز بوده تراوایی کمتری را داشته و فشار موئین بالاتری را در بر می‌گیرد. آب زیرین به آب مستقر در بخش تحتانی محدوده هیدروکربوردار اطلاق می‌شود. آب مجاور نیز به آب کناری مخزن گفته می‌شود.

پوش سنگ

از آنجایی که نفت و گاز سبکتر از آب بوده و مخازن نیز در بسیاری مواقع تحت تاثیر شیب ناحیه‌ای قرار دارد، لذا نفت و گاز چه بصورت عرضی و چه در جهت قائم همراه آب و در خلال آب و سنگ عبور می‌کند، تا به یک ناحیه کمتر تراوا برخورد کرده و از حرکت بازایستد. لایه غیر تراوا که سبب توقف نفت می‌شود را پوش سنگ می‌گویند.
پوش سنگ ممکن است محدب باشد. همین امر از فرار نفت و گاز جلوگیری می‌کند. حرکت بالا رونده نفت ممکن است تحت تاثیر اختلاف پتانسیل سیال به فرض حرکت پائین رونده آب قرار گرفته و در نتیجه متوقف شود. این عامل بازدارنده و تجمع نفت را به اصطلاح سد محلولی گویند. افزایش شیب پتانسیل محلول در نواحی که خلل بسیار ریز شده ، تراوایی کاهش یابد و یا سازند نازک شود کاملا محسوس می باشد.

تعیین شکل و وضعیت مخزن

زمین شناسی نفت موظف است موارد فوق را تلفیق کرده و وضعیت مخزن را مشخص کند. اطلاعات وی به ترتیب ناشی از داده‌های ژئوفیزیکی ، حفاری ، فشار محلول ، رحنمونها ، نقشه برداری سطحی ، مغزها و نقشه‌های زیرزمینی بوده و در این مرحله شکل و وضعیت مخزن مشخص می‌شود. تعیین خلل و تراوایی نیاز به داشتن اطلاعات وسیعتر و دقیقتر از مخزن بوده و با استفاده از داده‌های حفاری ، نمونه‌های ژئوفیزیکی ، خرده‌های ناشی از حفاری ، مترها ، نقشه‌های مقاطع عرضی و طولی مخزن ، نحوه گسترش سنگها ، ارتباط آنها ، حضور دگرشیبی‌ها و غیره میسر می‌شود.

طبقه بندی نفتگیرها

مواد نفتی به طرق مختلفی در نفتگیر تجمع می‌یابد. عمده ترین نفتگیرها عبارتند از:
نفتگیرهای ساختمانی :این نفتگیرها حاصل فرایندها تکتونیکی و تغییر شکل سنگ مخزن می‌باشند.
نفتگیرهای چین خورده
نفتگرهای کسکی
نفتگیرهای دیاپیری : این نفتگیرها حاصل جریان یافتن لایه ناشی از اختلاف وزن مخصوص آنها می‌باشد.
دیاپیرهای نمکی
دیاپیری گلی
نفتگیر چینه‌ای : این نفتگیرها ناشی از تغییر در تدوم سنگ شناسی و یا حاصل محیط رسوبی و یا تغییرات ثانویه است.
نفتگیرهای هیدرودینامیکی : این نفتگیر حاصل جریان یافتن آب می‌باشد.
نفتگیرهای مرکب : حاصل تلفیق دو یا بیشتر فرایندهای فوق می‌باشند.
نفتگیرهای برون پوش سنگ

روشهای ژئوفیزیکی برای شناسایی لایه‌های مختلف زمین

روش ثقل سنجی

با این روش می‌توان به کمک دستگاه مخصوص ، تغییرات قدرت ثقل زمین را در نقاط مختلف اندازه گیری و به این ترتیب تا حدی وضع لایه‌های مختلف را معلوم نمود.

روش لرزه نگاری

با ایجاد زمین لرزه مصنوعی ، ارتعاشاتی به اعماق زمین فرستاده می‌شود و با مطالعه امواج انعکاسی و یا انکساری ، وضع طبقات زیرزمینی را بررسی می‌نمایند. از نظر اینکه سرعت امواج در لایه‌های مختلف متفاوت است (هرچه لایه متراکم تر باشد، سرعت امواج بیشتر است)، روش لرزه نگاری می‌تواند اطلاعاتی به شکل محدود از وضع لایه‌ها را بدست دهد.

روش مغناطیسی

روش مغناطیسی بر مبنای بررسی جهت و شدت میدانهای مغناطیسی قرار دارد. برای این منظور ، از دستگاهی به نام مگنتومتر استفاده می‌شود. چون در قشر زمین ، مقادیری مواد آنی وجود دارد و نیز چون ساختمانها و گسستگی‌های متعدد ، وضع لایه‌ها را نسبت به سطح زمین تغییر می‌دهد و اگر خواص مغناطیسی برخی از این لایه‌ها با لایه‌های دیگر متفاوت باشد، اثر مغناطیسی مختلفی در سطح زمین بوجود می‌آورد.
از این روی ، این عوامل مجموعا یا منفردا مانع از انطباق نصف النهار مغناطیسی بر نصف النهار جغرافیایی می‌شود. تفاوت حاصل را اختلالات مغناطیسی می‌نامند و در نتیجه با مطالعه اختلالات مغناطیسی می‌توان وضع لایه‌ها را بررسی نمود.

روش الکتریکی

روش الکتریکی بر مبنای اندازه گیری مقاومت مخصوص زمین در مقابل امواج الکتریکی در ایستگاههای مختلف قرار دارد.

روش ژئوشیمی

ژئوشیمی علمی است که بطور کلی از شیمی زمین و بطور اختصاصی از مواد متشکله آن صحبت می‌نماید. ژئوشیمی از توزیع و حرکت مواد شیمیایی در داخل زمین در زمان و مکان بحث می‌کند.
گلداشمیت ژئوشیمی را بدین ترتیب تعریف می‌نماید.
اولین نقش ژئوشیمی از یک طرف اندازه گیری کمی ترکیب زمین و مواد متشکله آن است و از طرف دیگر ، کشف قوانینی که توزیع هر یک از مواد را در زمین کنترل می‌نماید.
۱) اندازه گیری نسبی و مطلق فراوانی مواد و ایزوتوپها در زمین.
۲) بررسی توزیع و مهاجرت هر یک از مواد در قسمتهای مختلف زمین.

نتایج بررسیهای لایه‌های زمین با روشهای مختلف

با اطلاعاتی که از لایه‌های مختلف زمین برمبنای روشهای زمین شناسی ، ژئوفیزیکی و ژئوشیمی بدست می‌آید، مواد مختلف موجود در لایه‌های زمین کشف می‌شود و محل و کیفیت نفت خام موجود در لایه‌ها کشف می‌شود و بدین ترتیب با تشخیص محل صحیح نفت و گاز موجود در اعماق زمین می‌توان به حفاری و استخراج این مواد اقدام کرد.
برای اکتشاف نفت ابتدا مدارک ، شواهد و سفرنامه‌ها و همچنین جغرافیای محیط را مورد مطالعه قرار داده و پس از اینکه چاههای آزمایشی حفر کردند و از وجود نفت اطمینان حاصل کردند، شروع به استخراج نفت می‌کنند.

تاریخچه استخراج نفت

سابقه اکتشاف نفت در ایران به حدود ۴۰۰۰ سال پیش می‌رسد. ایرانیان باستان به عنوان مواد سوختی و قیراندود کردن کشتی‌ها ، ساختمانها و پشت بامها از این مواد استفاده می کردند. نادر شاه در جنگ با سپاهیان هند قیر را آتش زد و مورد استفاده قرار داد.
در بعضی از معابد ایران باستان برای افروختن آتش مقدس از گاز طبیعی استفاده شده و بر اساس یک گزارش تاریخی یک درویش در حوالی باکو چاه نفتی داشته که از فروش آن امرار معاش می‌کرده است.

عکسبرداری هوایی

اگر در منطقه‌ای به وجود نفت مشکوک شوند از آنجا عکسبرداری هوایی می‌کنند تا پستی و بلندیهای سطح زمین را دقیقا منعکس نمایند. آنگاه عکس را به صورت فتوموزائیک درآورده و با دستگاه استریوسکوپ مورد مطالعه قرار می‌دهند.

نقشه برداری عملی

برای گویا کردن عکسهای هوایی نقشه برداری از محل ، توسط اکیپی صورت می‌گیرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله یاب یا تئودولیت تعیین می‌شود و بدین ترتیب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می‌شود.

نقشه کشی

اطلاعات بدست آورده را بوسیله دستگاه پانتوگراف در اندازه‌های بزرگتر و یا کوچکتر رسم کرده و همراه با عکسهای هوایی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلندیهای سطح زمین را نشان می دهد رسم می کنند.

آزمایش روی نمونه های سطحی

پس از نمونه برداری ، آنها را شماره گذاری کرده و در کیسه‌های مخصوص به آزمایشگاه می‌فرستند. در آنجا بر روی یک شیشه مستطیل شکلی کمی چسب کانادا قرار داده و مقداری از خرده سنگهای دانه بندی شده را روی آن می‌چسبانند. سپس آنها را سائیده تا ضخامت آن ۰.۲ میلیمتر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. این نمونه ها را که اسلاید می‌گویند در زیر میکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمین شناسی ، نوع سنگ ، فسیل شناسی ، میکروفسیل شناسی و ساختار زمین مورد بررسی قرار گیرد.

رسم نقشه زمین شناسی

با در دست داشتن نتایجی که از روی نمونه‌های سطح زمین بدست آمده ، عکسهای هوایی و نقشه‌های توپوگرافی ، نقشه زمین شناسی سطح زمین را رسم می کنند. با داشتن خطوط میزان منحنی ، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آنها مشخص می‌کنند.

● نقشه ساختمانی زیرزمینی

برای آگاهی نسبت به زیر زمین نیاز به روشهای غیر مستقیم است که یکی از آنها روشهای ژئوفیزیکی است. بوسیله این روشها شکل لایه های زیر زمین را مشخص کرده و می‌توان تا اعماق زیادی اکتشاف غیر مستقیم نمود.
پس از اطمینان از اینکه لایه های اعماق زمین مناسب ایجاد نفت گیر است و در صورتی که ذخیره هیدروکربورهای آن قابل ملاحظه باشد، محل حفر چاه را با علامت روی زمین مشخص کرده و دکل حفاری را در محل بر پا می کنند. عملیات جاده سازی از جاده اصلی تا سر چاه و کارگذاری یک لوله آب به منظور آبرسانی به دستگاههای حفاری نیز انجام می‌شود. دستگاه حفاری قابل حمل بوده و دکلهای بزرگ از چندین قسمت تشکیل شده‌اند که به هنگام استفاده قطعات آن را به هم وصل می‌کنند.

آزمایش روی نمونه‌های عمقی

در ضمن حفاری خرده سنگهایی که بوسیله گل حفاری به سطح زمین آورده شده‌اند توسط الک‌هایی از گل حفاری جدا شده و برای مطالعه به آزمایشگاه می‌فرستند. آگاهیهای بدست آمده را به عنوان یک داده جدید به سیستم اکتشاف می‌دهند.

تهیه مقاطع بزرگ

برای تهیه مقاطع بزرگ از یک مته الماسه موجدار توخالی استفاده می شود تا لایه های اعماق زمینی را برش داده و به سطح زمین آورد. روی این لایه ها که به مغزه معروف است عمق را نوشته و برای آزمایش در جعبه‌های مخصوص نگهداری می‌کنند روی این مغزه‌ها دو دسته عملیات انجام می‌گیرد یکی مطالعات مهندسی مخازن یا پتروفیزیکی است که در آن میزان خلل و فرج سنگ را اندازه گیری می کنند، و دیگری مطالعات زمین شناسی است که روی مقاطع نازک آن صورت می‌گیرد. برای این کار اسلایدی به ضخامت ۰.۲ میلیمتر از آن تهیه کرده و به آن آلیزارین یا فروسیانور می‌افزایند تا معلوم شود که نوع سنگ ، آهکی و یا از جنس دولومیت است. در صورتی که سنگ آهکی باشد رنگ اسلاید قهوه‌ای می‌شود.

نتیجه گیری

نتایج را در جداولی یادداشت کرده و اسلایدهای لایه های مختلف چاه را پس از شماره گذاری در جعبه های مخصوص بایگانی می‌کنند. این جعبه‌ها شناسنامه چاه مربوطه می‌باشند. با انجام آزمایش لحظه به لحظه کار حفاری دنبال شده تا تحت کنترل قرار گیرد. با حفر چاه به ذخیره اطلاعاتی آن منطقه افزوده تر می‌شود تا بالاخره نفت این ماده حیاتی پرارزش در خدمت بشر قرار گیرد. ماده‌ای که پس از مواد غذایی بهترین ارزش را در زندگی بشر امروز دارا می‌باشد.

نفت در علوم مختلف زمين شناسي

بهره‌ گیری از علم زمین شناسی (مبنی برمطالعه سنگ‌ها ازجهات گوناگون) به منظور اکتشاف و بهره برداری از منابع نفت و گاز اساس علم زمین شناسی نفت را تشکیل می‌دهد.
مطالعه سنگ‌ها با بهره گیری از شاخه‌های مختلف علم زمین شناسی امکانپذیر است که با نتایج حاصل از این مطالعات و جمع بندی آنها ، سرانجام بکار برد زمین شناسی در شناسایی منابع هیدروکربنی که همان علم زمین شناسی نفت (Peiroleum Geology) می‌باشد، دست خواهیم یافت..
شاخه‌های مختلف علم زمین شناسی که در جهت شناسایی ، اکتشاف و بهره برداری از منابع نفتی ، هر کدام منحصرا به صورت تخصصی می‌توانند نقش ارزنده‌ای را داشته باشند عبارتند از :.

رسوب شناسی

تقریبا تمام منابع هیدروکربنی در تشکیلات رسوبی و اشکال رسوب شناسی گوناگون وجود دارند. همچنین برای مخزن شدن سنگ یا به دام افتادن نفت و توسعه عمومی حوضه رسوبی ، شناختن مسائل زمین شناسی ساختمانی بسیار مهم است. .

ژئوشیمی آلی .

ژئوشیمی آلی که مواد موجود در رسوبات و تغییر شکل آنها و تبدیل آنها به هیدروکربن‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهد، نیز یک بخش مهم از زمین شناسی محسوب می‌شود. بعلاوه امکان تشکیل سنگ‌های مادر با مقدار مواد آلی زیاد و سنگ‌های ذخیره با تخلخل بالا را می‌توان تا حد وسیعی توسط مفاهیم و مدل‌های رسوب شناسی و شناخت اقیانوس‌های گوشته پیشگویی کرد. .

دیرینه شناسی .

ارتباطات بیو استراتیگرافی ازروی لایه‌های مشاهده شده در چاه‌های اکتشافی و نیز استفاده از میکرو فسیل شناسی جهت پی بردن به توسعه میدان‌های نفتی تا حد زیادی در صنعت نفت کارایی دارند. به نمونه‌های کوچک بدست آمده درطول حفاریها که حاوی میکروفسیل‌ها هستند نمی‌توان زیاد اطمینان کرد. به عبارت دیگر مغزه‌های بدست آمده با وزن چندگرم امکان دارد دارای چند صد میکرو فسیل باشند که ممکن است برای جمع بندی و نتایج چینه شناسی بهتر از ماکرو فسیل‌ها باشند. .

زمین شناسی ساختمانی .

پیش از صد سال قبل اکتشافات نفت را با توجه به تراوش‌های بزرگ نفت که درسطح زمین و در نزدیکی محل حفاری صورت می‌گرفت انجام می‌دادند. ولی امروزه برای اکتشاف از ساختارهایی که به ندرت در سطح زمین قابل روئیت هستند، استفاده می‌کنند و برای تشریح ساختارهای زیرزمینی ابتدا اندازه گیری‌های ژئوفیزیکی در سطح زمین انجام داده و سپس ارتباطات لایه‌ها را بوسیله مفاهیم بدست آمده از طریق لاگ‌ها و فسیل‌ها استفاده می‌کنیم. .

ژئوفیزیک .

معمولا در اندازه گیری‌های ژئوفیزیکی از روشهای گرادیمتری (Gradimetry) و مگنتومتری (Magnecometry) و بالاخره لرزه نگاری که بهتر از دو روش قبلی است استفاده می‌کنند. با پیشرفت‌های سریع در کیفیت تکنیک‌های لرزه نگاری و نتایج حاصله از این نوع اندازه گیری‌ها مفاهیم کاملا جدید و میدان‌های توسعه یافته‌ای را می‌توان مشخص کرد. به دلیل اینکه حفاری در زیر بستر اقیانوسها بسیار پرهزینه است، در اکثر اوقات مقاطع لرزه نگاری و دیگر داده‌های ژئوفیزیکی تنها اطلاعات ما می‌باشند. .
روش‌های چاه‌پیمایی ژئوفیزیکی نیز به سرعت توسعه یافته‌اند و لاگ‌ها یک پیوستگی اطلاعاتی را در مورد سری‌های طویل طبقات تهیه می‌کنند که بندرت با دیگر روش‌ها می‌توان این اطلاعات را تهیه نمود. این اطلاعات نه تنها تعبیر ترکیب لیتوژی سنگ‌ها و اختلاف آنها را از نظر تخلخل و نفوذپذیری ممکن می‌سازد (خواص ویژه مخازن نفتی) بلکه محیط‌های ته نشینی در رسوبات را مشخص می‌کند. .

منابع:

1-http://forum.parsigold.com
2-http://daneshnameh.roshd.ir
3-http://forum.p30world.com
4-http://www.assaluyeh.com
5- روزنامه کارگزاران

/س