بررسی نقش میانبارهای سیال در اکتشاف دخائر نفت و گاز ایران
| دسته | ژئوشیمی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و یکمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | علی اکبر حسن‌نژاد دکتر فریدمر |
| تاريخ برگزاری | ۰۲ آبان ۱۳۸۴ |
Abstract
In recent years the application of fluid inclusion geothermometry has extended from the study of physico-chemical characteristics of are deposits into other fields of Earth sciences such as petrology, sedimentary rocks, tectonic, and paleoground water. More recently the application of this technique in exploration of oil and gas, is becoming more popular. However, despite the presence of extensive reserves of oil and gas in Iran, no use has been made so far of this technique in the exploration of oil and gas resources.
In this study oil and gas inclusions were looked for in several samples from Southwest and central Iran. In view of the positive identification of such inclusions in the studied samples, the application of this cheap and time-saving technique is highly recommended at least in the reconnaissance stage to the oil explorationists working in this country
چکیده:
میانبارهای سیال حفره‌هایی میکروسکوپی و انباشته از سیالهای زیرسطحی گذشته و یا زمان حال هستند که در زمان تشکیل سنگها و کانیها درون آنها بدام می‌افتند. بامطالعه میانبارهای سیال می‌توان پارامترهای فیزیکو-شیمیائی (PTVX) حاکم بر محیط تشکیل سنگها و کانیها را بازسازی نمود.
در سالهای اخیر تکنیک زمین دماسنجی میانبارهای سیال که در گذشته نه چندان دور فقط برای مطالعه ژنز ذخائر مختلف به کار گرفته می‌شد، برای حل مسائل پترولوژی، سنگ رسوب، تکتونیک و کیفیت آبهای زیرزمینی قدیمی نیز بکار گرفته می‌شود. دراین ارتباط اخیراً استفاده از این روش در اکتشاف نفت وگاز آغاز شده و در حال توسعه می‌باشد. به رغم قابل توجه بودن پهنه ایران زمین از نظر دارا بودن ذخائر نفت و گاز هنوز این تکنیک در کشور بکارگرفته نشده است.
دراین پژوهش برای اولین بار این روش برای ردیابی میانبارهای نفتی در نمونههای گرفته شده از حوضه‌های جنوب غرب ایران و ایران مرکزی بکار رفته است که به شناسائی این میانبارها انجامیده است. از آنجا که کاربرد این روش آزمایشگاهی در اکتشاف نفت وگاز به کاهش فوق العاده‌ای درهزینه‌ها و زمان اجراء پروژه های اکتشافی منجر می‌شود. استفاده از این روش در مطالعات مقدماتی اکتشافات نفتی به جامعه زمین شناسان ایران بویژه زمین شناسان نفت پیشنهاد می‌گردد.
مقدمه :
میانبارهای سیال اثرات میکروسکوپی سیالهای زیرسطحی گذشته و یا زمان حال می‌باشد که درون سنگها و کانیها بدام می‌افتند. مطالعه میانبارهای سیال می‌تواند عوامل فیزیکو-شیمیائی محیط تشکیل سنگها وکانیها را مشخص کند. هدف اصلی از مطالعه میانبارهای سیال بازسازی: فشار ،دما، حجم و ترکیب شیمیائی (PTVX ) سیالهای فعال در محیط زمین ساختی مورد نظر می‌باشد. امروزه مطالعه میانبارهای سیال به صورت یک روش عادی برای حل طیف وسیعی از مسائل علوم زمین از جمله پترولوژی، تکنوتیک-آنالیزهای ساختاری، ژنز و اکتشاف کانسارها و ذخائر هیدروکربنی درآمده است.
میانبارها برای اولین بار در قرن چهارم توسط Roman Claudian توصیف شدند، بااین وجود نخستین شرح دقیق از میانبارهای سیال در قرن یازدهم بوسیله ابوریحان بیرونی ارائه شده است. در نیمه دوم قرن هفدهم میانبارهای سیال از جنبه‌های علمی در زمینه زایش کانیها و سنگهای قیمتی مورد استفاده قرار گرفتند (Wiesheu and Hein , 2002) . سال 1858 میلادی که سربی (sorby) با استفاده از کارسیتماتیک بر روی میانبارهای سیال مقاله‌ای درباره ساختمان میکروسکوپی بلورها و منشاء کانیها و سنگها منتشر
کرد به عنوان نقطه عطفی در زمینه مطالعات و کاربرد میانبارهای سیال شناخته می‌شود. از آن پس پژوهش و تحقیق در زمینه میانبارهای سیال گسترش چشمگیری پیدا کرد به گونه‌ای که در دهه 1978 تا 1987 تعداد مقالات منتشر شده درباره میانبارهای سیال به حدود ده هزار عنوان رسید. در سال 1985 شفرد و همکاران (shepherd et al., 1985)، فرایندهای پوسته‌ای عمیق، دیاژنز و سیالات حوضه‌های رسوبی، اکتشاف مواد هیدروکربنی و کانیها و زمین ساخت را از جمله عناوینی برشمردند که براساس پیش بینی این پژوهشگران در آینده استفاده از میانبارهای سیال در آنها کاربرد وسیعی پیدا خواهد کرد، اکنون در آغاز هزاره سوم با نگاهی به عناوین مقالات منتشر شده در مجلات علمی شاخه‌های مختلف علوم زمین درست بودن این پیش بینی خردمندانه را ثابت می‌کند.
کرد به عنوان نقطه عطفی در زمینه مطالعات و کاربرد میانبارهای سیال شناخته می‌شود. از آن پس پژوهش و تحقیق در زمینه میانبارهای سیال گسترش چشمگیری پیدا کرد به گونه‌ای که در دهه 1978 تا 1987 تعداد مقالات منتشر شده درباره میانبارهای سیال به حدود ده هزار عنوان رسید. در سال 1985 شفرد و همکاران (shepherd et al., 1985)، فرایندهای پوسته‌ای عمیق، دیاژنز و سیالات حوضه‌های رسوبی، اکتشاف مواد هیدروکربنی و کانیها و زمین ساخت را از جمله عناوینی برشمردند که براساس پیش بینی این پژوهشگران در آینده استفاده از میانبارهای سیال در آنها کاربرد وسیعی پیدا خواهد کرد، اکنون در آغاز هزاره سوم با نگاهی به عناوین مقالات منتشر شده در مجلات علمی شاخه‌های مختلف علوم زمین درست بودن این پیش بینی خردمندانه را ثابت می‌کند.
بحث :
در اکتشاف منابع زمین امروزه تلاش بر آن است که از روشهای مقرون به صرفه و زود بازده استفاده شود. برای مثال هال و دیگران (Hall et al ., 2002) گزارش کرده‌اند که در مدت 6 هفته بیست هزار نمونه از 180 چاه حفر شده از نظر میانبارهای سیال بررسی شده که تجزیه و تحلیل نقشه‌های داده‌ای بدست آمده ، منجر به ایجاد 39 راهنمای نفت وگاز در خلیج مکزیک گردید، و این در حالی است که اگر قرار بود بر روی همین تعداد نمونه با استفاده از روشهای معمول در اکتشاف نفت و گاز، مطالعه مشابهی صورت گیرد حداقل به یک سال تمام وقت نیاز بود. تردیدی نیست که استفاده از این روش در کشوری مانند ایران که از نظر ذخائر گاز رتبه دوم جهان و از نظر ذخائر نفت در زمره 10 کشور اول جهان به شمار می‌آید می‌تواند به صرفه جویی‌های قابل ملاحظه‌ای در سرمایه و زمان منجر شود.
یکی از فنون جدید کاربردی میانبارهای سیال که در اکتشاف و استخراج نفت و گاز به کار
می رود چینه شناسی میانبارهای سیال (Fluid-inclusion stratigraphy )می باشد که به اختصار به (FIS) شهرت یافته و تحت امتیاز شرکت آموکو (Amoco) بر روی گونه‌های سیال
مواد آلی و معدنی درون میانبارها و با استفاده از طیف نگار جرمی آنالیز انجام می‌شود
(Carter and Paddison, 1999) . مطالعه میانبارهای سیال هیدروکربنی و آبگین همراه آنها در نمونههای سطحی، مغزه ها و خرده های حفاری قابل انجام است، از این رو این تکنیک براحتی قادر است در مراحل اولیه و مقدماتی اکتشافات نفت و گاز، سیالات و جامدات هیدروکربنی (بیتومین) را در مناطق مورد مطالعه ردیابی کرده و بصورت کامل کننده سایر روشهای اکتشافی نفت و گاز بکار گرفته شود.
می رود چینه شناسی میانبارهای سیال (Fluid-inclusion stratigraphy )می باشد که به اختصار به (FIS) شهرت یافته و تحت امتیاز شرکت آموکو (Amoco) بر روی گونه‌های سیال
مواد آلی و معدنی درون میانبارها و با استفاده از طیف نگار جرمی آنالیز انجام می‌شود
(Carter and Paddison, 1999) . مطالعه میانبارهای سیال هیدروکربنی و آبگین همراه آنها در نمونههای سطحی، مغزه ها و خرده های حفاری قابل انجام است، از این رو این تکنیک براحتی قادر است در مراحل اولیه و مقدماتی اکتشافات نفت و گاز، سیالات و جامدات هیدروکربنی (بیتومین) را در مناطق مورد مطالعه ردیابی کرده و بصورت کامل کننده سایر روشهای اکتشافی نفت و گاز بکار گرفته شود.
علاوه بر مطالعات پتروگرافی، گرمایش و سرمایش که با استفاده از میکروسکوپهای نوری پولاریزان و صفحات گرم و سرد کننده بر روی میانبارهای سیال صورت می‌گیرد، 3 تکنیک تجزیه‌ای عمده نیز برای شناسائی کیفی و نیمه کمی ترکیبات هیدروکربنی در میانبارهای سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد که عبارتند از :
1-میکروسکوپ با نور ماوراء بنفش (uv ) ، 2-طیف نگاری رامان (Raman Spectroscopy) ،
3-(FT-IR microspectroscopy) FTIR .
علاوه بر آن برای شناسائی و تفکیک ترکیبات متعدد هیدروکربنی و دیگر مواد همراه میانبارهای سیال از روشهای GC-MS, GC استفاده می‌شود. ترکیب اطلاعات بدست آمده از سایر روشهای تجزیه‌ای با مطالعات نوری و دماسنجی انجام شده بر روی میانبارهای سیال هیدروکربنی ما را قادر می‌سازد تا پارامترهای PTVX را برای سنگهای منشاء مواد هیدروکربنی، سنگهای مخزن و نیز شرایط و مسیر مهاجرت مواد هیدروکربنی بازسازی کنیم. این مطالعات را می‌توان بر روی میانبارهای سیال موجود در کوارتزهای دارای رشد اضافی و نیز سیمان دیاژنتیکی کلیستی در حوضه‌های رسوبی و همچنین کانیهای کوارتز، کلسیت، باریت و فلوئوریت که رگه‌ها و رگچه‌هارا پر کرده‌اند انجام داد. در شیل‌ها وگل سنگها معمولاً دو دسته از کانیهای کربناته (کلسیت، دولومیت و سیدریت ) و سولفاته (ژپیس، انهیدریت و سلستیت) که به صورت رشته ای بر روی دیواره شکستگیها رشد می‌کنند برای بررسی مهاجرت مواد هیدروکربنی با استفاده از میانبارهای سیال مورد مطالعه قرار می‌گیرنــد
(Middleton et al., 2000; Kelly et al., 2000 ; Pironon et at., 2000 ; Volk et al.,2000;Theiry et al., 2000).
در این پژوهش برای اولین بار در ایران، استفاده از روش آزمایشگاهی میانبارهای سیال در اکتشافات نفت و گاز به جامعه زمین شناسان ایران بویژه زمین شناسان نفت معرفی می‌شود، تا ضمن بهره گیری از این تکنیک در حل مسائل مربوط به زمین شناسی و اکتشاف نفت و گاز و دیگر شاخه‌های علوم زمین مرتبط با این موضوع، با توجه به استعدادهای پهنه ایران زمین، بتوانند از درصد موفقیت بیشتری در اکتشاف بهره مند شوند، در این تحقیق نمونه‌هایی از دو زون مختلف زمین ساختاری – رسوبی ایران برای ردیابی میانبارهای هیدروکربنی بررسی شد. نظر به اینکه در حوضه جنوب غرب ایران انتظار حضور میانبارهای سیال هیدروکربنی داده می‌شد، تعدادی نمونه از گنبدهای نمکی منطقه کازرون مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعات مقدماتی نمونههای نمک
را به جهت کاهش هزینه‌ها و زمان می‌توان بدون آماده‌سازی بصورت تکه‌های کوچک (Chip) مورد مطالعه قرار داد. خوشبختانه همانگونه که انتظار می‌رفت، میانبارهای سیال نفتی از نوع مایع و گاز در این نمونه‌ها شناسائی شد که بعضی از میانبارها به دلیل برخورداری از چند حباب بسیار کم نظیر هستند (تماس شخصی با Touret & kerkhof).
را به جهت کاهش هزینه‌ها و زمان می‌توان بدون آماده‌سازی بصورت تکه‌های کوچک (Chip) مورد مطالعه قرار داد. خوشبختانه همانگونه که انتظار می‌رفت، میانبارهای سیال نفتی از نوع مایع و گاز در این نمونه‌ها شناسائی شد که بعضی از میانبارها به دلیل برخورداری از چند حباب بسیار کم نظیر هستند (تماس شخصی با Touret & kerkhof).
مطالعات گرمایش و سرمایش بر روی این نمونه‌ها انجام شد، اما به دلیل اینکه نمونههای نمک در طی این مطالعات دچار کشیدگی (Stretching) می‌شوند به دلیل عدم اطمینان در صحت داده‌ها نتایج زمین دماسنجی آنها نادیده گرفت شد. با توجه به تجارب بدست آمده از مطالعه نمونههای حوضه جنوب غرب ایران، نمونه‌هایی از فلوئوریت‌های منطقه قمشچه اصفهان درایران مرکزی نیز برای این مطالعه انتخاب و پس از آماده سازی بررسیهای زمین دماسنجی برروی آنها انجام شد. در این نمونه‌ها میانبارهای هیدروکربنی از نوع مایع و جامد (بیتومین) تشخیص داده شد. نظر به اهمیت این موضوع داده‌های حاصل از این مطالعه در مقاله‌ای جداگانه ارائه خواهد شد.
نتایج:
بکارگیری تکنیک میانبارهای سیال در اکتشافات نفت و گاز نتایج متعددی را در بر خواهد داشت که بخشی از آنها بصورت فهرست وار ذکر می‌گردد:
1-با استفاده از این روش با هزینه بسیار پائین و در مدت بسیار کوتاه می‌توان نسبت به حضور و یا عدم حضور ترکیبات هیدروکربنی درحوضه مورد مطالعه اظهار نظر نمود.
2-می‌توان به شرایط حرارت و فشاری که نفت و گاز تحت آن شرایط مهاجرت نموده و نیز شرایط سنگ مخزن پی برد.
3-با مطالعات میانبارهای سیال حتی قبل از دست یابی به مخازن اصلی نفت می‌توان در خصوص درجه API مواد هیدروکربنی اطلاعات بدست آورد.
4-نظر به اهمیت چگونگی و میزان حضور آب همراه مواد هیدروکربنی این تکنیک به ما امکان بررسی
این وضعیت را قبل از دست یابی به مخزن اصلی می‌دهد.
5-با استفاده از این تکنیک می‌توان مواد هیدروکربنی مخازن ، اثرات باقی مانده در مسیر حرکت و سنگ منشاء را با همدیگر تطبیق و به همزاد بودن آنها پی برد.
6-با تعین نسبت‌های Pristane/Phytane می‌توان در مورد منشاء نفت قضاوت نمود.
7-با اندازه گیری n-alkanes در میانبارهای سیال می‌توان از لحاظ سبکی و سنگینی مواد هیدروکربنی موجود در نمونههای مورد مطالعه را بررسی نمود.