تحلیل ساختاری میدان نفتی آب تیمور و افق¬های جدید اکتشاف نفت

مقدمه :

مرزهای جنوبی فروافتادگی دزفول در پیشانی کمربند چین خورده زاگرس، دو روند تکتونیکی متفاوت را درخود جای داده است. جبهه دگرریختی زاگرسی که از شمال شرق به سمت جنوب غرب گسترش یافته و امتداد غالب ساختارهای آن شمال غرب - جنوب شرق است و روند عربی که قدیمی تر بوده و امتداد عمومی آن شمال شمال شرق - جنوب جنوب غرب است. تمامی ساختمان­های موجود در این محدوده حاوی هیدروکربن هستند. مخازن نفتی از روندهای ساختمانی تبعیت می­کنند. محققان پیشین ازجمله Ameen(۱۹۹۲), Berberian(۱۹۹۴), Hessami(۲۰۰۱), Bahroudi(۲۰۰۳) این دو زون را بوسیله خطی که از جنوب تاقدیس های رگه سفید، منصوری، آب تیمور، سوسنگرد و پایدار عبور     می­کند، جدا ساخته­اند درنظر گرفتن خطی فرضی برای جدایش دو زون مذکور به این معنی است که دو روند تکتونیکی هنوز با یکدیگر برخورد نکرده­اند. ما نشانه­هایی را از برخورد دو روند زاگرسی و عربی ارائه خواهیم کرد و بر پایه آن محل برخورد را یک باند از محدوده­های پوشیده شده  (Superimposed) با چین­های بسیار ملایم عنوان می­کنیم که نه روندی کاملا عربی و نه روندی کاملا زاگرسی دارند و این به معنی آن است که افق­های جدیدی برای اکتشاف نفت پیش رو خواهیم داشت. میدان نفتى آب‌تیمور که در این مرز ساختاری واقع شده، ساختمانى نامتقارن بوده و بر اساس این مطالعه ژئوفیزیکى حداکثر شیب این تاقدیس در یال جنوب غربى و خارج از سطح آب و نفت در دو افق ایلام و سروک ۷۰/۷ درجه و در یال شمالى در این دو افق ۴/۸ درجه است. مخازن اصلى در این میدان سازندهاى ایلام و سروک بوده و هیچگونه ارتباط مخزنی با یکدیگر ندارند. ساختمان بسیار ملایم بوده و طبیعتاً انتظار شکستگى‌هاى فراوان و گسلش در افق‌هاى مخزنى این میدان وجود ندارد که داده‌هاى هرزروى گل و نتایج نمودار تصویرى F.M.I نیز آنرا تأیید مى‌کند.

◊◊◊◊◊◊◊

بحث :

پدیده­های ساختمانى از داده‌هاى لرزه‌اى بصورت مستقیم و غیر مستقیم (با استفاده از نشانگر) قابل استخراج هستند. استفاده مستقیم از داده‌ها در ساختمان­هایى که تنش تکتونیکى شدیدى را تحمل نموده‌اند مرسوم بوده در حالیکه در ساختمان‌هاى ملایم، بیشتر از نشانگرهاى لرزه‌اى استفاده مى‌گردد. از آنجا که میدان آب‌تیمور نیز یک میدان ملایم (Gentle) است (زاویه بین یال‌ها حدوداً ۱۶۶ درجه) بیشتر نتایج از نشانگرها بدست آمده است.

نشانگر مشتق اول و دوم جهت‌دار (First and second directional derivative Attributes)

این نشانگرها جهت تهیه نقشه­های هم‌شیب به کار گرفته شده‌است. فرآیند انجام شده در این نشانگر عملیاتى ریاضى است که با در نظر گرفتن رأس سازند به عنوان صفحه‌اى با معادله درجه ۳ و قراردادن آن در یک دستگاه مختصات سعى در مشتق‌گیرى در جهتى خاص دارد. براى یک رأس سازند تفسیر شده، هر مقطع یا قسمتى از هر مقطع ساختارى را مى‌توان به عنوان یک سهمى در یک دستگاه مختصات با دو بعد مسافت و ارتفاع در نظر گرفت. چنین نیمرخى در هر نقطه از x داراى شیب خاصى نسبت به y مى‌باشد. شیب منحنى در هر نقطه در واقع شیب خط مماس بر آن نقطه بوده و مقدار آن برابر مشتق سهمى در آن نقطه است بدین ترتیب در این نقشه تراز ساختارى، با مشتق‌گیرى جزبه‌جز المان‌هاى محدود و متصل نمودن نقاطى با درجه شیب برابر نقشه تراز دیگرى بدست مى‌آید که به آن نقشه هم‌شیب (Isodip) گفته مى‌شود. مشتق‌گیرى دوباره از نقشه محدوده‌هاى هم‌شیب نقشه محدوده‌هاى هم‌خمش (Isocurvature) را ایجاد مى‌کند (ارزانى و همکاران، ۱۳۸۲). نقشه‌هاى شیبى و نقشه‌هاى امتدادى (Azimuth Maps) هر دو بر پایه مشتق‌گیرى دوگانه زمان نسبت به مسافت طول و زمان نسبت به مسافت عرض  (

از طرفى مشتق عبارتست از ریشه دوم مجموع مربعات تغییرات طول و عرض در طى زمان (TWT) براى نقشه‌هاى زمانى (Time Maps) و عمق براى نقشه‌هاى عمقى
(Depth Maps) (تصویر ۱).

مشتق اول)   ^۲ (  + ^۲   Dip_d =     or     ^۲ (  + ^۲   Dip_t =

براساس تعریف نقشه مشتق اول محدوده‌هاى هم‌شیب را از هم جدا مى‌سازد و از آنجا که فرآیند مشتق‌گیرى فرآیندى بردارى است جهت شیب نیز در نتایج این فرآیند متمایز مى‌گردد به این معنى که در محدوده‌هاى ساختارى ملایم با دگرشیبى پایین بوسیله این فرآیند مى‌توان محدوده‌هاى هم‌شیب را در یال‌هاى تاقدیسی که چند درجه بیشتر شیب ندارد دنبال کرد. چنین عملى مى‌تواند مورفولوژى چین را در پایانه‌هاى آن (Fold Terminations) به خوبى متمایز سازد. به عبارت دیگر اگر چین داراى طبیعت دوگانه‌اى به همراه پدیده‌هایى همچون Superimposed folding , Refolding و Interference patterns باشد، این فرآیند کمک زیادى به شناسایى آن مى‌کند. چنین پدیده‌هایى عمدتاً در زون‌هاى برخوردى بین دو رژیم تکتونیکى متفاوت ایجاد مى‌گردند. زون‌هاى برخوردى بسته به تداوم برخورد درجه دگرریختى بالا یا پایین دارند. بهترین نتیجه ممکن از مشتق‌گیرى جهت‌دار در محدوده‌هاى انتقالى (Transitional zones) بین دو رژیم تکتونیکی٬ با درجه دگرریختى بسیار پایین مانند آنچه که در دشت آبادان مشاهده مى‌گردد٬ بدست مى‌آید زیرا محدوده‌هاى گسلى اثر مخربى بر نتایج مشتق‌گیرى جهت‌دار ثانویه دارند (ارزانى و همکاران، ۱۳۸۲).

در محدوده فروافتادگى دزفول و دشت آبادان، تاقدیس آب‌تیمور در شمال به تاقدیس اهواز با چارچوب ساختارى زاگرسى با روند NW-SE و از جنوب به تاقدیس‌ دارخوین با روند N-S منتهى مى‌گردد و به عبارت دیگر بین دو رژیم دگرریختى متفاوت واقع گردیده‌است که در مقیاس زمان زمین‌شناسى به تازگى شروع به برخورد و تداخل نموده‌اند. نتایج بدست‌آمده از محاسبات مشتق اول جهت‌دار مداوم براى رأس سازندهای میشان، گچساران، آسمارى، ایلام، سروک و کژدمى در تصویر ۱ آورده شده‌است.

در این تصویر نشانگرهای ترکیبى محدوده‌هاى هم امتداد و هم‌شیب براى یال جنوب غربى و محدوده دماغه شمال غربى متمایز شده و مورد بررسى قرارگرفته‌اند. به تدریج از افق میشان (بالاترین افق بررسى شده) محدوده هم‌شیب در دماغه شمال غربى باریک‌تر شده و بسته مى‌شود که بیانگر افزایش شیب و کاهش محدوده دماغه شمال غربى است. از طرفى بررسى یال جنوب غربى خمشى آشکار به سمت غرب و جنوب غرب را نشان مى‌دهد که آثار آن به تدریج از افق آسمارى شروع گردیده و به سمت سازندهاى عمیق‌تر آشکارتر مى‌گردد به گونه‌اى که در افق‌هاى کژدمى و دشتک خمش ساختارى قابل ملاحظه‌اى در ساختمان آب‌تیمور قابل مشاهده‌است. خمش یال به نوعى نشان‌دهنده تغییر در روند چین‌خوردگى و به عبارتى تغییر در محور تاقدیس است. براساس تعریف نقشه مشتق دوم، این نشانگر آهنگ تغییرات شیب را نشان مى‌دهد بنابراین خمش ناگهانى در مقدار شیب یک صفحه را نشان داده و به عبارتى لولاى یک چین که همان محور چین‌خوردگى است را ارائه مى‌دهد (در اینجا از مباحث ریاضی مشتق گیری ثانویه از معادلات درجه سوم صرف نظر شده است) .

در تصویر ۲ نقشه نهایى مشتق دوم براى افق‌هاى بررسى شده از سازند های میشان تا کژدمى نشان داده شده‌است. در دو افق میشان و گچساران یک محور کاملاً مشخص با خصوصیات ساختارهاى زاگرسى شامل امتداد NW-SE و خمش دماغه‌ها دیده مى‌شود اما اضافه‌شدن یک محور ثانویه که شعاع تأثیر آن از افق آسمارى شروع گشته و در افق کژدمى به حداکثر مى‌رسد قابل ملاحظه است. این محور داراى پیچشى ناگهانى است که نشان‌دهنده ارتباط بین دو ساختار با روندهایى متفاوت است. اختلاف روند ۴۵ درجه‌اى این محور ثانویه با روند محورى اصلى آب‌تیمور مى‌تواند بیان گر تفاوت روند ۹۰ درجه بین دو ساختارى باشد، که به هم متصل مى‌کند. در محدوده داده‌هاى موجود روند ساختاری جدید E-W تا NE-SW است (تصویر ۲). افزایش شعاع تأثیر محور ثانویه آب‌تیمور به سمت افق‌هاى پایین‌تر یکى از خصوصیات ساختارهاى عربى را یادآورى مى‌گردد بخصوص زمانى که روندى شمال شرق- جنوب غربى داشته‌باشد.

نشانگر لرزه‌اى واریانس

عملکرد توابع محاسباتى بکار رفته در این نشانگر بطور خلاصه به اینصورت است که در محدوده‌اى مشخص از Trace ‌هاى لرزه‌اى براى یک بازه زمانى یا عمقى مشخص به مقدار عددى یک sample اهمیتى صد درصدى و در یک پنجره با ابعاد مشخص در بالا و پایین آن sample بتدریج اهمیتى کمتر در محاسبه داده مى‌شود (تصویر ۳). در نتیجه مناطق هم‌دامنه به خوبى از هم متمایز مى‌گردند.

به عبارت دیگر در یک برش زمانى یا عمقى از مکعب بدست آمده تداوم جانبى یک سازند به خوبى قابل مشاهده است. بعلاوه تداوم تغییرات دامنه نیز قابل پیگیرى است، بنابراین شناسایى گسل‌ها و بزرگ شکستگى‌ها از دیگر نتایج استفاده از توابع واریانس است. تصویر ۴ برشى از مکعب واریانس در میدان آب‌تیمور را نشان داده‌است بر اساس تعریف این تصویر تداوم جانبى تغییرات دامنه بین پایه سازند گچساران و رأس سازند آسمارى را نمایش داده‌است. این تصویر جدایش ساختمان ثانویه از ساختمان اصلى آب‌تیمور را به خوبى مى‌توان به افق آسمارى نسبت داد که در سازندهاى قدیمى‌تر این پدیده ساختمانى کاملاً گسترش یافته‌است به گونه‌اى که در افق کژدمى و افق‌هاى پایین‌تر احتمال تداخل میدان آب‌تیمور با ساختمانى دیگر که تداوم جانبى آن مشخص نیست قابل بحث است.

آنچه که تاکنون گفته شده، استفاده از روش‌هاى غیرمستقیم و به عبارتى نشانگرهاى لرزه‌اى در ردیابى خصوصیات جانبى میدان بوده ‌است. با توجه به اینکه تمایز دو ساختار تداخلى ملایم (Superimposed) با پیشرفت دگرریختى افزایش مى‌یابد، با کنکاش در افق‌هاى پایین‌تر بصورت مستقیم وجود ساختار تداخلى را مى‌توان اثبات کرد. به این منظور افقى عمیق در محدوده زمانى ۲۹۰۰ میلى ثانیه تفسیر گردید (تصویر ۵). بر اساس نتایج بدست‌آمده از این تفسیر، ساختمان آب‌تیمور را مى‌توان به دو بخش مجزا تقسیم کرد. بخش اصلى که روندى کاملاً زاگرسى دارد و بخش دوم یک ساختمان فرعى که شروع جدایش یک ساختمان عربى از یک ساختار زاگرسى را در ذهن تداعى مى‌کند. در تصویر ۶ طی سه مرحله چارچوب ساختمانی فروافتادگی دزفول را در یک مدل ساده کرده­ایم (۶-A).

در بخش شمالی تاقدیس­های زاگرسی، در بخش جنوبی تاقدیس­های عربی و در بخش میانی تاقدیس­های چند پلانژه­ای مانند آب تیمور، منصوری و رگه سفید مشاهده می­گردند. تصویر B روند­های اصلی چین­خوردگی و تصویر C تفکیک زمانی این روندها را نشان داده است. روند S۱ روند ساختمان­های عربی و روند S۲ روند ساختمان­های  زاگرسی  است  که  جوانتر  هستند.  به نظر می­رسد دو روند در پلیو – پلئیستوسن و در محدوده تاقدیس آب تیمور برخورد کرده­اند حال مدل بدست آمده را در محدوده داده­های لرزه­ای میدان آب­تیمور بکار می­گیریم. تصویر ۷ نگاهی دقیقتر به مدل در محدوده داده­های موجود دارد.

برپایه مطالعه Pinch-out های سازند آغاجاری چین­خوردگی ساختمان رامین را به میوسن میانی نسبت می­دهیم در حالی که ساختمان اهواز در میوسن پایانی چین خورده است. پس از این دو، در آخرین فازهای دگرریختی زاگرس، ساختمان آب­تیمور در پلیو – پلئیستوسن شکل گرفته است و در این زمان است که ساختمان­های زاگرسی وارد محدوده تاقدیس­های قدیمی عربی می­گردند. در این حالت خطوط تراز ساختمانی در دماغه جنوبی ساختمان آب­تیمور و دماغه شمالی ساختمان دارخویین بسته نشده و بسمت یکدیگر متمایل می­گردند (تصویر ۷-A). به نظر می­رسد تاقدیس آب­تیمور یک ساختمان بسیار ملایم شمالی – جنوبی را در دماغه شمال غربی خود  پوشانده و متاثر کرده است. مقاطع طولی و عرضی لرزه­ای    سه بعدی این موضوع را تایید می­کنند. مقاطع همچنین نشان می­دهند که هردو ساختار از نوع قائم یا Upright هستند. می­دانیم الگوی تداخلی (Interference Pattern) حاصل از دو چین قائم با زاویه محوری تقریبا ۹۰ درجه­ای نسبت به یکدیگر پدیده­های حوضه و گنبد (Basin & Doom) را تشکیل     می­دهد. تصویر  ۷-B برشی افقی از مکعب داده­های لرزه­ای است که با استفاده از تکنیک Inversion حاصل شده است و آن را در تصویر ۷-C خلاصه کرده­ایم. روند S۱ تداوم محور عربی ساختمان دارخویین و روند S۲ تداوم محور زاگرسی ساختمان آب تیمور را نشان می­دهد. در محل برخورد دو روند (۱) یک حوضه ساختمانی (Structural Basin) شکل گرفته است. در قسمت جنوبی این حوضه که محور S۱ غالب  می گردد، ساختمان روند شمالی – جنوبی به خود گرفته است (۵) و (۳) در حالیکه در بخش شمالی و تاقدیس سوسنگرد روند S۲ غالب است (۶) و در محدوده بین این دو، آنگونه که در بخش جنوبی دماغه شمال غربی آب­تیمور مشاهده می­گردد، ساختمان بشدت دچار خمش شده و    موقعیت­های جدید ساختمانی و پتانسیل­های جدید نفتی شکل گرفته­اند.

◊◊◊◊◊◊◊

نتیجه گیرى :

۱: پیشانی کمربند چین خورده زاگرس در پلئیستوسن به ساختمان­های قدیمی پلیت عربی رسیده و آنها را پوشانده است.

۲: ساختمان­های ملایم بوجود آمده در کمربند برخوردی از روندهای عربی یا زاگرسی کاملا تبعیت  نمی­کنند.

۳: چین­خوردگی پوشاننده زاگرسی بسیار جوانتر از تاقدیس­های شمالی جنوبی عربی هستند درنتیجه الگوهای تداخلی در پایانه­های چین­خوردگی (Folding Termination) گسترش یافته­اند.

۴: استفاده از نشانگرهای لرزه­ای الگوهای چین­خوردگی دوباره (Refolding) و چین­های پوشیده شده (Superimposed Folding) که تغییرات ملایمی نسبت به اطراف خود دارند را آشکار می­سازد و   آنگونه که در تاقدیس آب­تیمور مشاهده می­گردد، این الگوها می­توانند افق­های جدید اکتشاف نفت در فروافتادگی دزفول باشند.

تشکر و قدردانی:

انجام این تحقیق بدون پشتیبانی علمی و نرم افزاری متخصصین ژئوفیزیک شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب ممکن نبوده است بنابراین برخود لازم میدانم بدین وسیله از آقایان پولادزاده (مفسر ژئوفیزیک)، مهدی پور (ژئوفیزیک مخزن) و گلال زاده (پردازش لرزه ای) تشکر کنم.

◊◊◊◊◊◊◊

منابع فارسى :

۱: ارزانی، ع.، علوی، ا.، حیدری، خ.، ۱۳۸۲، روش‌هاى تحلیلى زیرسطحى جهت تعیین گسل پى‌سنگى در میدان نفتى اهواز،بیست و دومین گرد­همایی سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

۲: شرکت ملى مناطق نفت خیز جنوب، نقشه زیرسطحى منحنى‌هاى میزان ساختمانى افق آسمارى با مقیاس ۱:۵۰۰۰۰، ۱۳۷۸، منتشر نشده.

۳: شرکت ملى مناطق نفت خیز جنوب، نقشه زیرسطحى منحنى‌هاى میزان ساختمانى افق بنگستان با مقیاس ۱:۵۰۰۰۰، ۱۳۷۸، منتشر نشده.

◊◊◊◊◊◊◊

References:

۱: Ameen, M.S., ۱۹۹۲. Effect Of Basement Tectonics On Hydrocarbon Generation, Migration, And Accumulation In Northern Iraq۱:place>. American Association Of Petroleum Geologists Bulletin, ۷۶: ۳۵۶-۳۷۰

۲: Bahroudi, A., ۲۰۰۳, The effect of mechanical characteristics of Basal Decollement and  Basement Structures on Deformations of The Zagros basin, Uppsala University, ۴۶ p.

۳: Berberian, M., ۱۹۹۵, Master blind thrust faults hidden under the Zagros folds: active basement tectonics & surface morphotectonics, tectonophysics, v.۲۴۱, p. ۱۹۳-۲۲۴.

۴: Hessami, k., koyi. H.A. and Talbot. C.J., ۲۰۰۱, the significance of strike-slip faulting in the basement of Zagros fold and thrust belt, Journ. Petrol. Geol., v.۲۴ (۱), p.۵-۲۸.

۵:  Schlumberger. GeoQuest, GeoFrame, Charisma Bookshelf, V۴.۲.۲, ۲۰۰۶.

کلید واژه ها: سایر موارد