شناسایی ساختارهای زمین شناسی در مخازن نفت به روش ژئوفیزیکی

فهرست مطالب
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.