فرهنگ و تاريخ | سرگرمي | نيازمنديها | مذهبي | اقتصادي | خانواده و اجتماع | هنر | اخبار | ورزش | کامپيوتر | گردشگري | صنعت و دانشگاه | صفحه اصلي

صفحه اول زمين شناسي
آموزش علوم زمين شناسي
نرم افزارهاي زمين شناسي
مراکز علمي و تحقيقاتي
سايتهاي زمين شناسي
گالري عکس زمين شناسي
 
 
 

عنوان: زمين شناسي نفت (قسمت دوم)

نويسنده: مهدي داودي             ايميل: geologyinfo@gmail.com

منبع اطلاعاتي: gsim.blogfa.com             تاريخ نگارش: 06/03/1387

 

 

گالري تصاوير

 

قسمت اول

 

قسمت سوم

 
 
 

◄  سنگ منشاء وارزيابي آن:
سنگ منشاء ازنظرتعريف سنگ دانه ريز غني از ماده آلي است که قادر است دراثر تکامل حرارتي توليد هيدروکربن نمايد. سنگ منشاء رامي توان درسه گروه قرار داد

سنگ منشاء مفيد (Effective Source Rock) که نفت خود را توليد وازخود خارج نموده است.
سنگ منشاء محتمل (Possible Source Rock) که پتانسيل منشاء بودن آن هنوز ارزيابي نشده است ولي احتمال دارد نفت توليد کرده باشد 
سنگ منشاء بالقوه (Potential Source Rock) به سنگ رسوبي نابالغي گفته مي شود که توانايي توليد هيدروکربن رادرصورت رسيدن به درجه بلوغ دارد.

همان گونه که در قسمت اول گفته شد، حرارت با افزايش عمق تدفين زياد مي شود وعمق واقعي براي يک سنگ منشاء خاص براي توليد هيدروکربن به همان اندازه که به نوع کروژن وتاريخچه تدفين بستگي دارد به شيب زمين گرمايي (Geothermal)ناحيه وابسته است. ازنقطه نظر حرارتي پنجره نفتي وقتي شروع مي شود که سنگ منشاء درحرارتي بيش از c˚60 گرفته باشد. نفت حاصله دراين درجه حرارت پايين سنگين ونابالغ است.با افزايش درجه حرارت نفت سبک تر توليد مي شود. حداکثر توليد نفت دردرجه حرارت حدودc˚100 رخ مي دهد وسپس کاهش مي يابد. سپس دردماي حدود c˚175 پنجره نفتي بسته و زون اصلي توليد گاز شروع مي شود. توليد هيدروکربن تا دماي حدود c˚225 متوقف مي شود ،اما متان حرارتي هم چنان تا دماي بيش تراز c˚315 درنقطه که سنگ منشاء متحمل دگرگوني ناحيه مي شود از شکسته شدن نفت ،توليد مي شود.
قوانين شيمي بيان مي کند که نرخ واکنش هاي شيميايي تابع حرارت وزمان است.شکل زير نشان مي دهد که دماي توليد نفت براي سنگ هاي منشاء پالئوزوئيک کم تراز c˚60 است. درصورتي که اين دما براي سنگ منشاء هاي سنوزوئيک به بيش از c˚150 مي رسد ؛يعني ممکن است زمان اثر درجه حرارت يا بالعکس درجه حرارت اثر زمان را جبران کند. به طور مثال سنگ منشاء هايي که هميشه نسبتا سرد باقي مانده اند ممکن است 100 ميليون سال يا بيش تر را پشت سر بگذارند تا نفت توليد کنند درحالي که سنگ منشاء هاي جوان ممکن است فقط درطي چند ميليون سال هيدروکربن توليد کنند درصورتي که درمعرض درجه حرارت بالا قرارگيرند. پس معمولا درجه حرارت نقش مهم تري نسبت به زمان دربلوغ سنگ منشاء دارد.
 


◄   روش هاي ارزيابي سنگ منشاء هيدروژن: به طور کلي ارزيابي سنگ منشاء به دوروش آزمايشگاهي و رسم منحني هاي تاريخچه تدفين انجام مي گيرد که در اين جا به شرح آن ها مي پردازيم:

      
+  روش هاي آزمايشگاهي: دراين روش از سه متد کلي پتر گرافي آلي ،آناليز شيميايي و ارزيابي حرارتي استفاده مي شود.که به وسيله آن پارامترهايي نظير مقدارو نوع ماده آلي ونيز درجه بلوغ ماده آلي مشخص مي گردد.پتروگرافي آلي شامل مطالعه مواد آلي توسط ميکروسکوپ هاي بانورعبوري ،نور انعکاسي ونور ماوراي بنفش مي باشد.دراين روش با استفاده از برخي ويژگي هاي قابل مشاهده نظير ساخت داخلي ، شکل ، رنگ وشدت انعکاس نور مي توان اجزاي تشکيل دهنده کروژن را شناسايي نمود.ازروش هاي مهم شيميايي مي توان تجزيه عنصري کروژن (O,C,H) ،اسپکتروفنومتري مادون قرمز،رزونانس چرخش الکترون وايزوتوپ کربن را نام برد و بالا خره پايروليز(Pyrolysis)مواد آلي يک روش حرارتي است که براي تشخيص کيفيت وبلوغ حرارتي سنگ هاي منشاء استفاده مي شود.
اين روش با حرارت دادن ماده آلي درغياب اکسيژن انجام وجهت توليدوآزاد شدن هيدروکربن ازمواد آلي وتعيين پتانسيل هيدرکربن زايي باقيمانده مواد آلي موجود درسنگ به کار برده مي شود.براي انجام اين آناليز ازدستگاه راک اول پايروليز (Rock Evel Pyrolysis ) استفاده مي شود درطي اين آناليزچندين پيک شاخص درحرارت هاي مختلف به دست مي ايد که هرکدام معنا وتفسير خاص خود دارد.
 

منحني حاصل از پيروليزراک اول (پايروگرام)

 

دردماي حدود c˚300 پيک S1 برحسب ميلي گرم هيدروکربن درهرگرم سنگ حاصل مي شود.اين پيک بيان گر ميزان هيدروکربن ها آزادي است که درزمان رسوب گذاري درسنگ وجود داشته ويا ازکروژن در طي تدفين رسوبات شکل گرفته است.دردماي بين c˚ 300- 600 پيک S2 برحسب ميلي گرم هيدروکربن درهر گرم سنگ ظاهر مي شود.اين پيک ناشي از شکسته شد ن کروژن وبيتومين هاي سنگيني است که تا دماي c˚300 مقاوم بوده اند.
دراين درجه حرارت مقدارهيدروکربن هاي توليد شده از شکستن حرارتي کروژن درحد نهايي خود است.پيک S3بيان گر مقدار CO2 است که از شکسته شدن گروه هاي کربوکسيل وديگر ترکيبات اکسيژن دار کروژن دردماي c˚390 حاصل مي شود.پيک S4 ميزان CO2 آن برحسب ميلي گرم CO2 درهر گرم سنگ است واز اکسيداسيون کربن آلي باقي مانده دردماي c˚600 وتحت فشار اتمسفر وسپس ازپشت پيک S2 به دست مي ايد.
با استفاده از آناليز دستگاه راک اول پايروليز(Rock Evel Pyrolysis ) باز متد هايي نظير:

پتانسيل زايش      (S1+S2 = (Genetic Potential 

شاخص زايش (Production Index) =
شاخص هيدروژن(Hydrogen Index ) =
شاخص اکسيژن (Oxygen Index) =                 بدست آورد.

براي اندازه گيري مقدارکل کربن آلي درسنگ منشاء دوروش وجود دارد.روش اول که امروزه کم تر از آن استفاده مي شود بااستفاده از سوزاندن مستقيم نمونه است.دراين روش بعد از پودر کردن وشستن نمونه بااسيد کلريد ريک براي ازبين بردن کربنات بعد نمونه دربرابر اکسيژن وفشار اتمسفري درحرارت حدود ˚c1000 سوزانده مي شود وCO2حاصل ازسوختن مواد آلي مقدار کربن آلي رامشخص مي کند.درروش جديد که نسبت به روش قديم دقيق تر است با آناليز نمونه توسط دستگاه پايروليز راک اول TOC برحسب درصد وزني وبراساس پيک هاي پايروگراف ازرابطه زير به دست مي ايد:

                          = کربن پايروليز شده
                          = کربن باقي مانده


◄   اندازه گيري درجه بلوغ حرارتي ماده آلي:

اندازه گيري حداکثر درجه حرارتي که يک سنگ منشاء خاص طي آن پخته شده بسيار مهم است.براي اين منظور نياز به حرارت سنج هاي ديرينه (پالئوترمومتر Paleothermometer) داريم. روش هاي متعددي براي اندازه گيري حداکثر درجه حرارتي که يک سنگ منشاء تحمل کرده است وجود دارد که دراين جا به مهم ترين آن ها اشاره مي گردد:

1)پس از آن که کروژن از سنگ منشا ء جدا شده محتوي (O,C,H) ازطريق آناليز شيميايي مشخص و از طريق نسبت H/CوO/C روي دياگرام ون کرولن پلات مي شود.به خاطر داشته باشيد که براي انواع کروژن کاهش نسبت زياد فوق به علت افزايش درجه بلوغ آن يعني افزايش درجه حرارت است.

2)رنگ برخي از ماسرال هاي کروژن نيزمي تواند براي پالئو ترمومتري به کارايد.اسپورها وپولن ها درابتدا بي رنگ هستند.افزايش درجه حرارت سبب کاهش هيدروژن واکسيژن مواد آلي وغني شدن آن ها از کربن مي شود به اين شاخص شاخص دگرساني حرارتي مي گويند(Thermal Alteration Index TAI=) که از يک تا پنج است وشامل ده رنگ است.که با افزايش درجه بلوغ حرارتي ،رنگ اوليه اجزاي گياهي که ابتدابي رنگ يازرد کم رنگ است به زرد تيره ،نارنجي ،قهوه متوسط ،قهوه تيره،وسياه تبديل مي شود.رنگ زرد نشان گر مرحله نابالغ مواد آلي (ايم مچور تا ساب مچورSub mature Immature) است که طي آن نفت سنگين ايجاد مي شود.وجود رنگ نارنجي وقهوه متوسط در مواد آلي مرحله بلوغ (مچور) آن ها را نشان مي دهد که طي آن نفت وگاز ترونفت ميعاني توليد مي شود وبالاخره رنگ قهوه تيره تاسياه بيان گر مرحله سوپر مچور يا اورمچور است که مصادف با توليد گاز خشک است.بهترين حالت حالت مچور است.براي زمان هاي قبل از دونين که گياهان وجود نداشتند درجه بلوغ حرارتي را مي توان از شاخص رنگ کنودونت ها تعيين کرد.

3)روش ديگر براساس ضريب انعکاس ويترينايت است ويترينايت ماسرال چوبي مشتق شده از گياهان خشکي آلي است.هنگامي که کروژن حرارت مي بيند لايه هاي آروماتيک موجود درساختمان ويترينايت بيش تر منظم مي شوند.که اين رويداد ضريب انعکاس يا درخشش ويترينايت را به طور تدريجي افزايش مي دهد.

4)استفاده از کاني شناسي به ويژه کاني شناسي رس ها درپالئومتري مفيد است به عنوان مثال مي دانيم که کاني هاي رسي درطي تدفين باافزايش فشارو حرارت آب خود را ازدست مي دهند ومنظم تر مي شوند وعموما رس هاي لايه مختلف ومونت موريونيت وانواع ديگر رس ها ازقبيل ايليت وکلريت تبديل مي شود وبيشتر اين اتفاق در محدوده پنجره توليد نفت اتفاق مي افتد.

5)يکي از راه هاي اندازه گيري تغييرا ت ناشي از درجه حرارت دررس هاتعيين درجه تبلور ايليت مي باشد.پيک هاي مربوط به ايلييت درگراف هاي XRD هنگامي که درجه حرارت افزايش پيدا مي کند تيز تر ،باريک تر ومتقارن تر مي شود.

◄   ارزيابي سنگ هاي منشاء بااستفاده از تاريخچه تدفين:
روش لوپاتين با ترسيم يک منحني تاريخچه تدفين براي قديمي ترين سازند شروع مي شود.به عنوان مثال دريک منطقه ،رسوبات به طورپيوسته اما درنرخ هاي متفاوتي از زمان نهشتگي قديمي ترين سازند در 100ميليون سال پيش تجمع يافته اند ودر حال حاضر اين رسوبات درعمق 3700متري قراردارند.حال به صورت قدم به قدم منحني تاريخچه تدفين را مي سازيم.براي اين کار از اطلاعات جدول زير استفاده مي کنيم.

 

قدم بعدي نشان دادن اطلاعات جدول برروي نمودار زمان عمق مي باشد

 


ما بايستي درنمودار زمان عمق ابتدا دونقطه را که يکي زمان نهشته شدن رسوب وديگري موقعيت کنوني آن است را روي نمودار مشخص کنيم.حال بايستي با اطلاعات جدول مکان هندسي نقاط را روي نمودار مشخص کنيم (6نقطه ).براي پيدا کردن مکان دقيق نقاط به اين موضوع بايستي توجه کرد که امروزه (سن صفر) رسوبات ما 3700متر عمق دارند.درده ميليون سال گذشته ضخامت رسوبات 500 3700 برابر با 3200متر بوده ودرصد ميليون سال قبل ضخامت رسوبات 3700-3700برابر صفر بوده است.با اين محاسبه 6نقطه برروي نمودار زمان عمق مشخص مي گردند.اتصال اين نقاط به يکديگر منحني تاريخچه تدفين را کامل مي کند.درقدم بعدي منحني هاي تاريخچه تدفين همه افق هاي کم عمق تر وجوان تر به همان ترتيب رسم مي شود تمام اين منحني ها موازي با قديمي ترين افق است.
گام بعدي تهيه تاريخچه درجه حرارت هم راه با منحني تاريخچه تدفين است. درجه حرارت زير سطحي هر عمقي بايد درتمام مدت مربوط به گذشته زمين شناسي مشخص شده باشند.ساده ترين راه اين است که شيب زمين درتمام مدت ثابت باقي مانده باشد فرض کنيدبراي چاه فرضي درجه حرارت سطحي c˚19 ودرجه حرارت درعمق 3700 متري چاه c˚133 اندازه گيري شده باشد.با استفاده از اين داده ها مي توانيم شبکه درجه حرارت را بسازيم.


بعد ازساخته شدن منحني هاي تاريخچه تدفين وشبکه هاي درجه حرارت بايد آن ها را روي هم نمايش داده شکل بالا (براي جلوگيري از اتلاف وقت منحني اصلي نمودارزمان عمق روي شبکه درجه حرارت ترسيم مي کنيم.)دراين شکل محل تقاطع منحني تاريخچه تدفين با هرايزوترم (خطوط هم حرارت )به وسيله نقاط مشخص شده است.
اينتروال هاي درجه حرارت توسط فواصل ايزوترمي براي هر ده درجه سانتي گراد تعريف شده است يک فاصله زماني ،مدت زماني است که سنگ درمحدوده درجه حرارتي خاص گذرانده است.بلوغ کل با جمع نمودن بلوغ اضافه شده درهر محدوده درجه حرارت محاسبه مي شود.برطبق محاسبات بلوغ براي تعريف هردوفاکتور زمان و درجه حرارت به هريک ازمحدوده هاي درجه حرارت به نموداربالانيازاست.فاکتوردرجه حرارت به طور نمايي باافزايش دما ،افزايش مي يابد.لوپاتين ،اينتروال 100تا110 درجه سانتي گراد رابه عنوان مبنا انتخاب نمود وآن رابه يک مقدارشاخص (n=0) نسبت داد مقادير شاخص n مرتبا دردرجه حرارت هاي بالا افزايش مي يابد ودردرجه حرارت هاي پايين کاهش پيدامي کند.هرمحدوده درجه حرارت را باγ نمايش مي دهند که مقدارآنγ= است.بنابراين فاکتورγ به صورت نمايي وابستگي بلوغ به درجه حرارت را نشان مي دهد.

از ضرب فاکتورزمان هرمحدوده حرارتي در فاکتورγ انديس زمان حرارت (Time Temprature Index) (TTI)به دست مي ايد.مقدارTTI بلوغ بدست آمده سنگ را درآن محدوده حرارتي نشان مي دهد.براي بدست آوردن بلوغ کل بايد تمام مقاديرTTI سنگ راجمع نمود.براي مثال TTI کل درطول اليگوسن پيشين (36ميليون سال قبل )برابر 6/10بوده است.


◄   منابع:
      ●   زمين شناسي نفت محمد رضا رضايي (انتشارات علوي)
      
●   زمين شناسي نفت تاليف مرحوم عباس افشار حرب(انتشارات پيام نور)
      
●   زمين شناسي نفت فريدون سحابي (انتشارات دانشگاه تهران)
 

 

 

 

 

گروه علمي فدک

کليه مطالب ارسالي با نام اشخاص و ذکر منبع در اين سايت درج مي شود

راهنما  |  آمار سايت  |  درباره ما  |  تماس با ما  |  نظر خواهي  | آرشيو  |  عضويت در سايت