منشاء نفت موجود در مخازن هیدروکربنی ، مواد آلي موجود در موجودات زنده است. قبل از دوره كامبرين به علت عدم و يا كمي موجودات زنده در رسوبات مربوط به دوره، نشانه اي از مواد آلي و در نتيجه نفت يافته نشده است. اما بعد از اين دوره، بقاياي جانوران و گياهان، همراه رسوبات ته نشين شدند و رسوبات بعدي آن ها را مدفون كردند.


مواد آلي موجود در جانوران و گياهان، نسبت به مواد اكسيد كننده بسيار حساس هستند و اگر در معرض اين مواد قرار گيرند، تجزيه مي شوند. بنابراين در هنگام ته نشين شدن مواد آلي، اگر در معرض اكسيد كننده ها قرار گيرند، ديگر نفتي در كار نخواهد بود. اما اگر رسوبگذاري به سرعت انجام شود و مواد آلي در زير رسوبات مدفون شوند، ديگر فرصتي براي اكسيد كننده ها باقي نخواهد ماند تا مواد آلي را اكسيد كرده و سبب از بين رفتن آن ها شوند. پس يكي از شرايط به وجود آمدن نفت، سرعت در هنگام رسوبگذاري مواد آلي است. مواد آلي در لايه هاي پاييني، در اثر فشار و حرارت ابتدا به كروژن، بعد به آسفالت و در پايان به پتروليوم تبديل مي شوند. اين فرايندها از لحاظ بيوژنتيك بررسي مي شوند و براي تبديل به انواع مختلف، فشارهاي مشخص لازم است.


اين فرايند در سنگ منشأ اتفاق مي افتد. سنگ منشأ معمولاً كم تخلخل است و به علت فشار لايه هاي بالايي، پتروليوم از سنگ منشاء حركت مي كند. اين فرايند را مهاجرت اوليه(Primary Migration)  گويند. سپس، اين مواد از لايه ها به سمت سنگ مخزن حركت مي كنند و اين فرايند را مهاجرت ثانویه(Secondary Migration)   گويند.


حركت پتروليوم تا زماني كه هيدروكربن ها به تله بيافتند ادامه خواهد داشت. بدين صورت كه اين هيدروكربن ها به صورت جاري و يا منقطع از ميان لايه هاي تراوا به سوي تله حركت مي كنند. اين تله نفتي، مخزن نام دارد كه بايد داراي خواص تراوايي و تخلخل خوبي باشد .


نحوه قرار گیری در مخزن
نحوه قرارگیری نفت در مخزن

زماني كه نفت قابل توجهي در ، مخازن هیدروکربنی جمع شود، اين مكان را ميدان نفتي گويند. يك ميدان نفتي داراي شرايط خاصي مي باشد كه مهم ترين آن ها عبارتند از:

سنگ منشاء ، مهاجرت ، سنگ مخزن، سنگ پوش و نفتگير.

سنگ منشاء: (Source Rock)

سنگ منشاء به سنگي دانه ريز، ناتراوا و غني از مواد آلي اطلاق مي گردد كه در محيط هاي احيايي و فاقد اكسيژن، پتانسيل توليد نفت و گاز را دارا مي باشد. سنگ هاي شيلي و كربنات هاي دانه ريز از رايج ترين سنگ هاي منشاء مي باشند.

مهاجرت: (Migration)

بر خلاف آنچه که شاید تصور می شود نفت در جایی که تشکیل می شود، یافت نمی شود بلکه بعد از شکل گیری هیدروکربن در سنگ مادر یا به تعبیر دیگر source rock  شروع به مهاجرت و حرکت به محل دیگر می کند.

مهاجرت هیدروکربن ها دو مرحله دارد:


مهاجرت نفت
مهاجرت نفت

  1. مهاجرت اولیه:

منظور از مهاجرت اولیه حرکت هیدروکربن از سنگ منشاء به طرف خارج سنگ می باشد. اصولآ مکانیسم این نوع مهاجرت ها هنوز به عنوان یکی و شاید تنهاترین ناشناخته علم زمین شناسی نفت باشد که هنوز پاسخ دقیق و کاملی به آن داده نشده است. با این وجود مکانیسمی که در این مورد وجود دارد مربوط به مهاجرت مواد هیدر و کربنی از سنگ منشا بصورت محلول در آب ، ملکول آزاد ، جذب در مواد ارگانیکی یا غیر ارگانیکی و یا تلفیقی از آنها می‌باشد. سنگهای دانه ریز مانند رسها(سنگ منشاء) بیشترین فشار را متحمل می‌شوند و در نتیجه مایع محتوی این سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همین دلیل افزایش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سیالات محسوب شود. افزایش دما قابلیت حل هیدروکربور در آب را افزایش می‌دهد. قابلیت انحلال هیدروکربورهای سنگینتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراین هیدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدریج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. این رهایی در هر سنگی که دمایی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گیرد. نتیجه آزاد شدن هیدروکربور ، راه یابی آن به مسیر اصلی جریان است.


  1. مهاجرت ثانویه:

حرکت هیدروکربن ها در لایه های حامل از سنگ منشاء تا به تله افتادن (Trap)(درون مخازن هیدروکربنی) به مهاجرت ثانویه مشهور است. این حرکت هیدروکربن ها ممکن است چند مایل و یا چندین هزار مایل باشد. هیدروکربن ها در سنگ های تراوا و متخلل (سنگ مخزن) تا جایی پیش می روند که به یک لایه ناتراوا و غیر قابل نفوذ برخورد کنند و در همان جا به تله می افتند و از تجمع این هیدروکربن ها حوضه های نفتی یا گازی شکل می گیرد.  حرکت هیدروکربن در این حالت به صورت تک فازی یا چند فازی (گاز یا مایع بسته به دما و فشار مخزن) خواهد بود. بر خلاف مهاجرت اولیه مکانیسم های مرتبط با مهاجرت ثانویه کاملا شناخته شده است. مهمترین نیروی درگیر در این مهاجرت نیروی  ارشمیدوس (Buoyancy) می باشد که این نیرو به صورت عمودی عمل کرده و نفت را به بالای سنگ مخزن (قله تاقدیس) هدایت می کند و با اختلاف چگالی آب و نفت متناسب است و در مورد گاز ها به خاطر اختلاف بیشتر این نیرو شدید تر می باشد. در مقابل این نیرو نیروهای مویینگی می باشند که از حرکت نفت به بالا جلوگیری می کنند و به این ترتیب تا زمانی که نیروهای مویینگی بر نیروهای ارشمیدوس غلبه پیدا نکنند هیدروکربن به حرکت خود ادامه می دهد تا جایی که قطر منافذ سنگ آنقدر کوچک می شود و نیروهای مویینگی آنقدر زیاد می شوند که هیدروکربن از حرکت باز می ایستد و به تله می افتد.

نکته: مسیرهای مهاجرت:

مسیرهای مهاجرت، راه هایی است که هیدروکربن به طرف محل تجمع خود حرکت میکند. مسیر مهاجرت در حوضه های رسوبی مختلف به شکل های متفاوتی است که میتواند به شکل های تقارن دایره ای تا منحنی های نامتقارن کشیده، متغیر باشد.


سنگ مخزن: (Reservoir Rock)

سنگي تراوا و متخلخل است. علت تخلخل آن براي داشتن فضاي كافي براي نگهداري هيدروكربن ها و تراوايي آن براي قدرت عبور و حركت دهي هيدروكربن ها به سوي چاه هاي نفت است.

یک مخزن هیدروکربنی، سنگی است که هم دارای ظرفیت ذخیره سازی بوده (متخلخل باشد) و هم توانایی عبور سیال از میان خود را داشته باشد (تراوا باشد). نحوه رفتار هیدروکربن در داخل مخزن عمدتا به وسیله بعضی خواص ذاتی سیالات درون مخزن و محیط متخلخل منترل میشود.

یا به عبارتی، هر سنگی که به اندازه کافی فضای خالی برای تجمع هیدروکربن داشته و هنگامی که چاهی در داخل آن حفر گردد سیال ذخیره شده را در چاه تخلیه کند، میتواند مخزن باشد.

سنگ ها کم و بیش دارای فضای خالی یا تخلخل (Porosity) میباشند ولی تنها سنگهایی که دارای خلل و فرج بیشتر و مرتبط با یکدیگرند (تخلخل موثر Effective porosity)  سنگ مخزن های مفید رو تشکیل میدهند. بنابراین مهمترین خاصیت فیزیکی سنگ مخزن، دارا بودن تخلخل (Porosity) و تراوایی (Permeability) است.

در ارزیابی یک مخازن هیدروکربنی از کلیه تکنیک ها و روش ها استفاده میشود تا بتوان پارامترهای زمین شناسی و پتروفیزیکی کنترل کننده حرکت سیال را در آنها مشخص نمود.


سنگ پوش: (Cap Rock)

اين سنگ برخلاف سنگ مخزن، از تراوايي و تخلخل بسيار پاييني برخوردار است و مانع از فرار نفت مي شود. سنگ پوش، مي تواند در بالا و يا در اطراف سنگ مخزن وجود داشته باشد و بر پايه نوع مخزن، از شكل هاي متفاوتي برخوردار باشد. عدم وجود سنگ پوش، سبب فرار نفت از سنگ مخزن شده و در اين صورت، مخزن نفتي موجود نخواهد بود. در ايران، بهترين سنگ پوش در زاگرس باختري، سازند گچساران است.


نفتگیر یا تله نفتی: (Oil Trap)

نفتگير، محل تجمع نفت و گاز است. به عبارت ديگر، به ناحيه اي كه از حركت صعودي نفت و گاز جلوگيري كرده و سبب تجمع نفت و گاز شود، تله نفتي گفته مي شود. بخش هاي عمده يك نفتگير عبارتند از:

الف. قله:

قله به بلندترين نقطه نفتگير اطلاق مي شود.

ب. نقطه ریزش:

نقطه ريزش به پايين ترين نقط هاي كه نفت در نفتگير تجمع يابد، گفته میشود. نقطه ريزش، برروي سطح ريزش كه سطحي افقي است، قرار دارد.

ج. مخزن:

مخزن ممكن است تا نقطه ريزش از نفت و گاز پر شده باشد و يا اين كه در نقطه اي بالاتر از آن، حاوي نفت و گاز شود. شيب ساختاري مخزن، ممكن است تحت تاثير شيب ناحيه اي قرار داشته و به همين دليل با بستگي ساختار مخزن يكسان نباشد.

د. پی نفتگیر:

كلمه پي به بخش نفت ده نفتگير اطلاق مي شود. ستبراي كل مخزن مشتمل بر فاصله بين بلندترين نقطه مخزن تا سطح تماس آب و نفت م يباشد. اين ستبرا، ممكن است تنها 1 الي 2 متر را در برگرفته و يا اين كه به صدها متر نيز برسد. ستبراي خالص مخزن به مجموعه لايه هاي نفت ده و مفيد مخزن گفته مي شود. مخزن ممكن است حاوي نفت، گاز يا هر دوي آن ها باشد. سطح تماس آب و نفت، به پايين ترين سطح نفت قابل توليد در نفتگير گفته مي شود. سطح تماس گاز و آب و سطح تماس گاز و نفت نيز به پايين ترين سطحي كه گاز قابل توليد در مخزن وجود داشته باشد، اطلاق ميگردد. تعيين ژرفاي اين سطوح قبل از توليد ضروري است. گاز به علت سبك تر بودن، به بخش بالاي مخزن انتقال يافته و نفت در زير گاز تجمع مي يابد.

حضور گاز يا نفت به طور منفرد در مخازن هیدروکربنی ، به وضعيت فشار، دما، درجه بلوغ سنگ هاي منشا، تداوم ورود گاز و نفت و ظرفيت مخزن بستگي دارد.  مرز بين گاز، نفت و آب، ممكن است تدريجي و يا شاخص باشد. مخازني كه داراي مرز شاخص آب، نفت يا گاز مي باشند، از تراوايي خوبي برخوردار هستند. مخازني كه داراي مرز تدريجي آب، نفت و يا گاز بوده، تراوايي كمتري را داشته و فشار موئين بالاتري را در بر مي گيرند. آب پاييني، به آب مستقر در بخش تحتاني محدوده هيدروكربن دار اطلاق مي شود. آب مجاور نيز، به آب كناري مخزن گفته مي شود.

ه. سنگ پوش:

از آنجا كه نفت و گاز، سبك تر از آب بوده و مخازن نيز در بسياري مواقع، تحت تاثير شيب ناحيه اي قرار دارد، لذا نفت و گاز چه به صورت عرضي و چه در جهت قائم، همراه آب و در خلال آب و سنگ عبور م يكنند، تا به يك ناحيه كمتر تراوا برخورد كرده و از حركت بازايستند. لايه ناتراوا كه سبب توقف نفت مي شود را سنگ پوش مي گويند. سنگ پوش، ممكن است محدب باشد، همين امر از فرار نفت و گاز جلوگيري مي كند.


انواع مخازن هیدروکربنی:

سنگ های مخزن بیشتر ماسه سنگی و کربناته هستند و به همین دلیل عمده بحث بر مطالعه این مخازن بوده و فقط به صورت گذرا مخزن هایی که کمتر معمول هستند، مثل مخازن موجود در سنگ های آذرین ودگرگونی، بررسی خواهد شد. در اینجا مخازن هیدروکربنی به سه دسته اصلی ماسه سنگی، کربناته و غیر معمول طبقه بندی میشود که به ترتیب به توضیح آنها پرداخته میشود:


مخازن ماسه سنگی (Sandstone reservoirs):

یکی از مهمترین نوع مخازن نفت و گاز دنیا، مخازن ماسه سنگی است. کیفیت خوب مخازن ماسه سنگی مدیون ماهیت آنها است. ماسه سنگ ها نسبت به فرآیندهای دیاژنزی، در مقایسه با کربنات ها، کمتر حساسند. بنابراین شانس باقی ماندن تخلخل اولیه در آنها نسبتا بالاست.

کیفیت سنگ های مخزن ماسه سنگی به تخلخل و تراوایی آنها بستگی دارد. کیفیت مخزنی ماسه سنگ به منشاء، شرایط رسوب گذاری و محیط رسوب گذاری و نیز نهایتا به محیط دیاژنزی آنها بستگی دارد.

مخازن کربناته (Carbonate reservoirs):

بیش از 65% هیدروکربن های خاورمیانه در مخازن کربناته هستند. مخازن کربناته حاوی بیش از 40 درصد نفت تمامی میادین اصلی و 50 درصد میادین خیلی بزرگ است. در سنگ های کربناته، تخلخل اولیه به سرعت از طریق پدیده های دیاژنزی کاهش می باید.

مخازن دولومیتی (Dolomite reservoirs):

دولومیت ها حدود 30% مخازن کربناته جهان را شامل میشوند. در اثر فرآیند دولومیتی شدن، نه تنها اندازه بلورها معمولا افزایش می یابد و تخلخل افزوده میشود بلکه ارتباط منافذ نیز بیشتر شده و نیز سطوح خلل و فرج و گلوگاه های آنها نیز صافتر میشود که در نهایت سبب افزایش تراوایی خواهد شد.

لازم به ذکر است که هرچند فرآیند دولومیتی شدن سبب افزایش کیفیت سنگ مخزن میگردد، ولی این امر در مورد همه دولومیت ها صدق نمی کند و به فابریک اولیه رسوب، ماهیت و حجم سیالات دولومیتی مننده و فرآیندهای پس از دولولمیتی شدن بستگی دارد. به طور مثال اگر فرآیند دولومیتی شدن به مقدار بیش از حد صورت گیرد (Over dolomitization)

این پدیده نه تنها سازنده نخواهد بود بلکه مخرب هم هست . سبب کاهش تخلخل و تراوایی مخزن می گردد.

با افزایش دولومیتی شدن از 5 تا 75 درصد، رشد دولومیت با کاهش تخلخل و اندازه منافذ همراه است و لذا تخلخل و تراوایی کاهش می یابد، ولی در 75 تا 80 درصد دولومیتی شدن، بلورهای دولومیت تشکیل یک شبکه مستحکم بین بلوری را داده که در برابر تراکم و کاهش تخلخل مقاومت می کنند. از 80 درصد دولومیتی شدن و بیشتر، ادامه رشد بلورها باعث درهم فرو رفتن (Interlocking) بلورها و کاهش تخلخل میشود، بطوریکه در 95 درصد دولومیت، سنگ کاملا ناتراوا می گردد.

مخازن غیرمعمول (Atypical reservoirs):

به طور معمول، در حدود 90 درصد نفت دنیا در مخازن ماسه سنگی و کربناته یافت می شوند. تعدادی از مخازن هیدروکربنی هم هستند که مخازن غیرمعمول نامیده می شوند. همانطور که گفته شد، هر سنگی میتواند سنگ مخزن باشد، به شرطی که تخلخل و تراوایی داشته باشد.

مخازن هیدروکربنی غیر معمول شامل گرانیت، شیل و سایر سنگ های دگرگونی و آذرین است که به صورت معمول نمی توانند سنگ مخزن باشند. معمولا تخلخلی که در این مخازن یافت می شود، در اثر شکستگی بوجود آمده است.

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

فارسی