کاربرد نشانگر های لرزه¬ای در تفسیر زمین شناسی مخزن هیدروکربوری دشت گر گان

دسته زمین شناسی نفت
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده مهدی رضواندهی
تاريخ برگزاری ۰۱ اسفند ۱۳۸۵

 

 

مقدمه :

 

رسوبات جوان دوران سوم در دشت گرگان، سازند های آگچاگیل، آپشرون و چلکن می­باشند. سازند چلکن اکثراً از مارن های قرمز تیره یا سبز ماسه­دار همراه با لایه­های نسبتاً ضخیم ماسه سنگ و کنگلومرا می­باشد. نام این سازند توسط زمین شناسان روسی که به معنی سری نفت دار می­باشد گرفته شده است و متعلق به دوره پلیوسن میانی می باشد. سازند­های آپشرون و آگچاگیل که بر روی این سازند قرار دارند و اکثراً از رسوبات آهکی مارنی و رس ماسه­ای تشکیل شده­اند. باتوجه به اطلاعات موجود چنین به نظر می­رسد: ­اولاً:­استحصال مواد هیدروکربوری در شوروی سابق (آذربایجان و ترکمنستان) از رسوبات جوان دوران سوم صورت می‌گیرد، مخصوصاً چلکن که مخازن بزرگ نفت باکو را شامل می‌شود ثانیاً : وجود ضخامت قابل توجه سازند چلکن و جنس ماسه­ای آن­. بنابر­این می­توان گفت صرفنظر از رسوبات ژوراسیک فوقانی – کرتاسه تحتانی تنها هدف قابل توجه و قابل دسترسی در دشت گرگان و ساحل شرقی دریای خزر نهشته های جوانتر دوران سوم به خصوص سازند چلکن می­باشند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که سازندهای کرتاسه –ژوارسیک می­توانند به عنوان سنگ مادر و سازندهای میوسن – تر شیری به عنوان سنگ مخزن باشند. به عبارت دیگر سنگ مخزن از تاپ چلکن تا دگر شیبی ترشیری-مزوزوئیک ادامه دارد]۱[.

در این منطقه ساختار­های طاقدیسی که اکثراً از نوع گل فشان می­باشند وجود دارد. بیشتر آن­ها به سطح نرسیده­اند و تعداد معدودی نیز در روی سطح زمین رخنمون دارند به مانند گل فشان گارنیاریک تپه. بیشتر این گل فشان­ها حاوی پتانسیل هیدروکربوری می­باشند.  بعد از انجام مطالعات ژئوفیزیکی تعداد ۱۱ حلقه چاه در این منطقه حفر گردید که چاه Go-۳ به یک افق گازی پر فشار برخورد کرد و آتش گرفت. بنابراین چاه Go-۳A در فاصله ۳۰۰ متری از این چاه حفر گردید. این چاه نیز به یک افق گازی پر فشار برخورد کرد. عملیات لرزه­نگاری سه بعدی در محدوده چاه مذکور برای تفسیر بهتر و دقیق­تر انجام گرفت، که مساحت تقریبی آن برابر

۵۲۵/۱۵۹ می باشد. جهت inline در محدوده لرزه نگاری سه بعدی در دشت گرگان به سمت شمال و crossline به سمت شرق است. مقادیر inline بین ۲۰۰ تا ۵۶۰ و crossline بین ۲۰۰ تا ۹۰۹ می باشد و فاصله بین هر یک از این خطوط برابر ۲۵ متر است.در مقاطع افقى جهت Y جهت شمال مى باشد.

◊◊◊◊

بحث :

تداوم لرزه ای

 این روش در اصل یک اندازه‌ گیری شباهت تریس به تریس شکل موج لرزه‌ای در یک پنجره زمانی کوچک است، به عبارت دیگر هر تریس با تریس‌های اطراف خود در یک بلوک لرزه‌ای مقایسه می‌گردد. تداوم بالا نشان دهنده لایه و تداوم پائین نشاندهنده گسل و طاقدیس  می­باشد. اولین بار در سال ۱۹۹۵ مطرح گردید و نشان داده شد که دلتاها، کانالهای رودخانه ای، رگه­ها، شکستگی­ها ودیگر آنومالی­های استراتیگرافی به خوبی قابل به تصویر کشیدن می­باشند. روش اعمال این نشانگر در شکل ۱ به طور کامل مشخص شده است. معمولاً تداوم بالا با رنگ سفید و تداوم پائین با رنگ سیاه نشان داده می‌‌شود[۴,۳,۲] .

دامنه لحظه‌ای

 موج لرزه­ایی که به طور معمول آشکار می‌گردد، می‌تواند یک سیگنال تحلیلی، با هر دو قسمت حقیقی r(t) ۱ و موهومی q(t) ۲ باشد اما توسط ژئوفون‌ها فقط قسمت حقیقی آشکار وثبت می‌گردد. قسمت موهومی یک تریس لرزه‌ای (q(t)) ممکن است به عنوان یک مقدار انرژی پتانسیل باشد که می‌توان آن را از طریق تکنیکهای تبدیل هیلبرت بدست آورد(شکل۲). پس یک موج لرزه‌ای را می­توان به صورت معادله زیر که ترکیبی از هردو تریس می‌باشد تفسیر کرد[۵]:

                                                                                                             

                                                                           

A(t) در حقیقت انرژی لحظه‌ای کل و بزرگی آن را برای تریس ورودی در زمان خاص بیان می‌دارد. مقدار آن تقریباً بین صفر و ماکزیمم دامنه تریس می‌باشد. این نشانگر به طور مستقیم به کنتراست‌های امپدانس صوتی مربوط می‌گردد و برای موارد زیر بسیار کارآمد است: ۱- اساساً نشان دهنده کنتراست امپدانس صوتی۲- نقاط روشن ۳- تجمع احتمالی گاز ۴- مرزهای سکانس ۵ - اثرات میزان سنگ نازک ۶- ناپیوستگی‌ها ۷ - تغییرات اصلی لیتولوژی ۸ - تغییرات جانبی نشانه گسل ۹-انطباق فضایی با تخلخل .[۶]

نشانگرهای زمان

 کاربرد نشانگرهای زمان را می‌توان به دو صورت بیان کرد، یکی به صورت مقاطع زمانی که فقط در بررسی‌های سه بعدی کاربرد دارد و به این صورت است که در یک زمان خاص مربوطه به یک افق، کلیه اشکال عمودی تریس‌ها درکنار هم قرار داده شده ونقشه‌ای حاصل می‌گردد که به آن مقطع زمانی۱ گویند. البته این مقطع به صورت مایل و شیب‌دار نیز می‌تواند باشد. دومی بدست آوردن نقشه زمانی یک لایه است که هم در بررسی­های دو بعدی و هم سه بعدی کاربرد دارد ولی باید ذکر شود نقشه حاصله از لرزه‌نگاری سه بعدی بسیار دقیق‌تر از دو بعدی می‌باشد. چون در روش دو بعدی تعداد لاین­ها محدود است ولی در سه بعدی بی نهایت لاین وجود دارد[۷].

محاسبه نشانگر تداوم و دامنه لرزه ای در محدوده لرزه نگاری سه بعدی دشت گرگان

    مقطع زمانی قادر به تصویر کشیدن گسلها، طاقدیس‌ها می‌باشد اما این مقطع به تنهایی قادر به نمایش تمامی عوامل ساختمانی نیست و بسیاری از گسلها بر روی این مقطع نمایان نمی‌شوند. بنابراین برای تفسیر بهتر و دقیق‌­تر مخزن، مقاطع افقی تداوم در محدوده مخزن، محاسبه گردید. این مقاطع در زمانهای ms۱۰۵۲ ،ms۱۲۹۶ ،ms۱۵۸۴ ،ms۱۸۶۴ (شکل­های۳،۴،۵،۶) می­باشند. همچنین مقاطع قائم نیز برای تفسیر بهتر، تقریباً عمود بر ساختارهای تشخیص داده شده در تمامی مقاطع افقی زده شده است که با نامهای A-A’ ، B-B’ ، C-C’ ،D-D’ ،E-E’ ،F-F’ (شکل­های ۷،۸،۹،۱۰،۱۱،۱۲) می باشند. نشانگر مورد استفاده در مقاطع قائم دامنه لحظه­ای است که علاوه بر نشان دادن مرزهای لایه­ها و ساختارهای زمین شناسی می‌توان از طریق آن به تعیین محدوده های دامنه بالا که احتمال پتانسیل هیدروکربوری دارند پرداخت. به صورت قرارداد همواره تداوم پائین با رنگ سیاه و تداوم بالا به رنگ سفید نشان داده می­شود. اولین مقطع در زمان ms۱۰۵۲ می‌باشد. تمامی خطوط سیاه دارای تداوم پائین نشاندهنده گسل می باشند. تجمع گسلها در قسمت شرقی مقطع بیشتر است و به صورت سه سری گسل مشاهده می‌گردند: ۱-گسل های شمال شرقی- جنوب غربی ۲-گسل های شمال غربی- جنوب شرقی ۳-شرقی – غربی  که به راحتی می توان این گسلها را در مقاطع قائم عمود بر آنها مانند E-E’ , D-D’, B-B’, A-A’  در خط زمانی ms ۱۰۵۲ مشاهده کرد. علاوه بر گسل ها، دوتوده تداوم پائین نیز در این شکل به خوبی قابل رؤیت است. توده های تداوم پائین نشان دهنده طاقدیس­ها می باشند، چون این ساختارها به صورت دایروی هستند پس تریس های همسایه دارای کمترین شباهت ممکن می باشند و به صورت توده های سیاه رنگ (تداوم پائین) مشاهده می‌گردند. در این مقطع دو توده با نامهای، که در حقیقت  گل فشانهای آشکار شده می باشند. می‌توان این دو گل فشان را در مقاطع قائم عبوری از آنها مشاهده کرد. مقاطعD’  D- , B-B’ از و مقطع E-E` از و C-C`  از هر دو آنها عبور کرده است در روی این مقاطع، گل فشانها مشخص شده­اند. گل فشان در اصل همان گل فشان گارنیاریک تپه می­باشد که در نزدیکی چاه Go-۳A قرار دارد و  در سطح نیز رخنمون دارد. اما گل فشان در نزدیکی گل فشان در سطح زمین رخنمون ندارد که این مسئله را می توان در مقاطع عبوری از این دو گل فشان مشاهده کرد. علاوه بر عوامل ساختمانی شرح داده، شده در قسمت شرقی این مقطع یک اثر تداوم بالا مشاهده می‌گردد، اثرات تداوم بالا نشانه وجود لایه می‌باشند. با مشاهده مقاطع قائم در خط زمانی ms۱۰۵۲ می‌توان دریافت که این محدوده تاپ چلکن است و دارای اثرات دامنه بالا می‌باشد. علاوه بر آن لایه‌های دیگر نیز در این مقطع با تداوم بالا مشاهده می‌گردند. مقطع بعدی در زمان ms۱۲۹۶ می‌باشد. گسل­ها با خطوط سیاه در این مقطع قابل رؤیت هستند. بعضی از گسلهای مقطع قبلی نیز در این مقطع دیده می‌شوند. دو گل‌فشان نیز تا حدودی در این مقطع با تداوم پائین و به رنگ سیاه مشخص می‌باشند. علاوه بر آن دو محدوده شمالی و غربی در این مقطع دارای تداوم بسیار بالا هستند. با مشاهده مقاطع قائم  ,B- B’ ,A-A’ F-F’ برای محدوده شمالی و F-F’,C-C’‌ برای محدوده غربی در روی خط زمانی ms۱۲۹۶، می‌توان دریافت که محدوده شمالی در داخل سازند چلکن و به علت افقی شدن لایه مذکور دارای تداوم بالاست و دامنه لحظه­ای بالا در آن مشاهده نمی‌گردد. محدوده غربی نیز به علت افقی بودن دارای تداوم بالاست اما به عنوان تاپ چلکن  دارای دامنه لحظه­ای بالا  می باشد. مقطع بعدی در زمان ms۱۵۸۴ است. ‌علاوه بر محدوده­های شمالی و غربی که در نقشه قبلی با محدوده‌های تداوم بالا نشان داده شد. در این مقطع دو محدوده دیگر نیز، یکی جنوب­غربی و دیگری تقریباً در محدوده مرکزی مشاهده می‌گردد. مقطع E-E’ محدوده جنوب غربی و مقطع C-C’ محدوده مرکزی را قطع کرده است. با مشاهده این مقطع در خط زمانی ms۱۵۸۴ می‌توان دریافت که محدوده جنوب غربی به علت افقی شدن لایه‌ها دارای تداوم بالاست و در داخل مخزن نیز قرار دارد اما محدوده مرکزی یک محدوده دامنه بالا در سازند چلکن است که در مقطع C-C’ با علامت مشخص می­باشد. چون این محدوده در نزدیکی گل فشان­های مذکور قرار دارد می­تواند دارای پتانسیل هیدروکربوری باشد. گسلهای کمی در این مقطع بصورت خطوط نازک سیاه دارای تداوم پائین مشاهده می‌گردند. اما محدوده‌های نشان داده شده در قسمت جنوبی، گسل نمی‌باشند بلکه ناشی از شیب زیاد لایه در آن منطقه است. این شیب زیاد باعث ایجاد عدم تشابه در تریس‌های لرزه‌ای می‌گردد و این مسئله تداوم پائین را به همراه خواهد داشت. مقطع آخری در زمان ms۱۸۶۴ میباشد. در این نقشه محدوده‌های تداوم بالای زیادی قابل مشاهده است. با توجه به مقاطع عبوری از این نواحی می‌توان دریافت محدوده جنوب غربی که در نقشه قبل نیز به عنوان یک محدوده تداوم بالا اما دامنه پائین ذکرگردید در این مقطع مربوط به یک لایه ضخیم دامنه بالا می باشد. علاوه بر محدوده ذکر شده یک محدوده در قسمت تقریباً شرقی این مقطع با تداوم بالا مشاهده می‌گردد. با مشاهده مقطعA-A’ که از این محدوده عبور کرده می توان لایه دامنه بالا را در خط زمانی ms۱۸۶۴ مشاهده کرد. این محدوده در حقیقت در اطراف گل فشان قرار دارد. پس می توان نتیجه گرفت این گل فشان دارای پتانسیل هیدروکربوری می باشد. علاوه بر موارد ذکر شده گسلهایی نیز در این مقطع مشاهده می‌گردند­که بعضی از آنها از سطح تا عمق کشیده شده‌اند. یک محدوده تداوم پائین نیز با جهت‌گیری شمال غرب – جنوب شرق دیده می‌شود با مشاهده مقاطع قائم‌F-F’, E-E’ , D-D’ که تقریباً عمود بر این ساختار می باشند می توان دریافت که این محدوده ناشی از شیب زیاد لایه در آن منطقه است.

مدل سازی سه بعدی مخزن هیدروکربوری در محدوده لرزه نگاری سه بعدی

همانطوریکه در مقاطع قائم مشخص گردید سازند چلکن  به علت جنس ماسه­ای و وجود مواد هیدروکربوری به همراه آب، هنگام ورود وخروج از آن به علت اختلاف امپدانس صوتی بالا دامنه بالا مشاهده می­گردد. بنابراین با دنبال کردن تاپ چلکن و دگر شیبی ترشیری-مزوزوئیک به عنوان سطح فوقانی و تحتانی مخزن در کل منطقه می­توان نتایج بدست آمده قبلی را کامل کرد(شکل­های۱۳و۱۴). در این دو نقشه می­توان شکل­گیری مخزن را مشاهده کرد. یک فرورفتگی در قسمت شرقی در هر دو نقشه مشاهده می­گردد ولی به سمت غرب به قله تبدیل می­گردد. دلیل آن را می­توان به علت وجودگل فشان­های منطقه دانست. همچنین گسل­های مشخص شده در مقاطع تداوم تا حدودی بر روی این نقشه­ها قابل رﺅیت است. در نهایت با کم کردن مقادیر زمانی این دو نقشه می­توان نقشه زمان عبوری از محدوده مخزن را به دست آورد (شکل۱۵ ). همانطوریکه مشاهده می­گردد این نقشه در قسمت جنوب غربی و غرب داراى بالاترین ضخامت، و به سمت شمال شرقی از ضخامت آن کاسته می شود.

            ◊◊◊◊

نتیجه گیری :

 

 سری گسل در سطح بالایی مخزن با جهات ۱-شمال شرقی- جنوب غربی ۲- شمال غربی- جنوب شرقی ۳-شرقی– غربی در این محدوده آشکار گردىد. در ابتدا به نظر می­رسید که گل فشان گارنیاریک تپه دارای پتانسیل هیدروکربوری زیادی باشد ولی نتایج نشان داد که گل­فشان دیگری در نزدیکی این گل فشان قرار دارد که احتمال پتانسیل هیدروکربوری آن بیشتر است و در سطح زمین رخنمون ندارد. شیب زیاد لایه­ها در قسمت جنوب و جنوب غربی و کاهش آن در قسمت های شمالی و غربی، هم در نقشه­های تداوم و هم در نقشه­های زمانی مشاهده گردید. فرورفتگی در قسمت شرقی منطقه مشاهده می­شود که با حرکت به سمت غرب به علت وجود گل فشان­ها به قله تبدیل می­گردد. مخزن منطقه در جنوب غربی دارای بالاترین ضخامت و به سمت شمال شرقی از ضخامت آن کاسته می­شود. در تمامی مقاطع قائم که نشانگر مورد استفاده دامنه لحظه­ای مى باشد در لحظه ورود و خروج از مخزن دامنه لحظه­ای بالا نشان مى دهد که این پدیده را می توان به علت اختلاف امپدانس صوتی زیاد مخزن و سطح بالایی و پایینی آن دانست.

 

◊◊◊◊

منابع فارسی :

 

]۱[.گزارش زمین شناسی بحر خزر ، شرکت ملی نفت ایران ، مدیریت اکتشاف

 

◊◊◊◊

 

Refrences :

 

[۲]-Bahorich , M.S. , and S.L. Farmer , (۱۹۹۵) , “ ۳D Seismic Coherency for faults and Stratigraphic Feature “ : The Leading Edge , V.۱۴ , p.۱۰۵۳-۱۰۵۸

[۳]-Marfurt , K.G. , R.L Kirlin , S.L. Farmer and M.S. Bahorich , (۱۹۹۸) , “­۳D Seismic Attributes Using a Running Window Semblance-based Algorithm“  : Geophysics , v.۶۳ , p.۱۱۵۰-۱۱۶۵

[۴]-Gersztenkorn , A. , J. Shap , (۱۹۹۹) , “ Eigenstructure based Coherence Computations as an aid to ۳-D Structural and Stratigraphic Mapping “ : Geophysics , v.۶۴ , p.۱۴۶۸-۱۴۷۹ 

[۵]-Taner , M.T. ,Sherif , R.E , (۱۹۷۷) , “ Application of Amplitude , Frequency , and other Attributes to Stratigraphic and  Hydrocarbon Determination “ , American Association of Petroleum Geologists Memoir ۲۶.p.۳۰۱-۳۲۷

[۶]-Taner , M.T. , (۲۰۰۰) , “ Attributes Revisited ” , Rock Solid Images , Houston۱:city> , Texas

مهدی رضواندهی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی اکتشاف معدن از دانشگاه صنعتی سهند

دکتر حمید آقا بابایی، دکتری معدن از دانشگاه لیدز انگلستان، 1371، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی سهند

دکتر سید هاشم طباطبایی رئیسی، دکتری ‍ ژئوفیزیک از دانشگاه مهندسی استانبول  ترکیه، 1364، ادراه کل ژئوفیزیک، شرکت ملی نفت

مهندس بهرنگ کوشاوند،  کارشناس ارشد اکتشاف معدن از دانشگاه صنعتی سهند، 1383، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی سهند

 

◊◊◊◊

چکیده:

با تو­جه به وجود پتانسیل هیدروکربوری دشت گرگان، جهت بدست آوردن مناطق پر امید، روش­های مختلف  ژئوفیزیکی از قبیل لرزه نگاری دو بعدی، گرانی سنجی، مغناطیس سنجی انجام شده است. با حفر 11 چاه در این منطقه و برخورد چاه­Go-3A به یک افق گازی پر فشار در نزدیکی گل فشان گارنیاریک تپه، جهت بررسی و تفسیر دقیق­تر، یک محدوده لرزه­نگاری سه بعدی در اطراف چاه مذکور انتخاب و اجرا شده است. هدف اصلی در این جا بررسی ساختار های زمین شناسی مخزن هیدروکربوری در محدوده لرزه نگاری سه بعدی به وسیله نشانگر­های لرزه­ای می­باشد. نشانگر­های تداوم لرزه­ای و دامنه لرزه­ای جهت بدست آوردن ساختارهای زمین شناسی و نقاط هیدرو کربوری احتمالی و نشانگر زمان جهت مدل سازی سه بعدی مخزن و آشکار سازی ضخامت تقریبی آن مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصله از به کارگیری این نشانگر­ها را می­توان به آشکارشدن سه سری گسل در سطح بالایی مخزن و وجود گل فشان دیگری در نزدیکی گل فشان گارنیاریک تپه که در سطح زمین رخنمون ندارد و احتمال پتانسیل هیدروکربوری آن نیز زیاد است و همچنین به روند افزایش ضخامت از جهت شمال شرق به جنوب غرب اشاره نمود.

Abstract :

 

GORGAN area is located in the east of Caspian sea in north of IRAN, for obtaining hydrocarbore reservoir of this region different geophysical methods such as,­ gravity­, magnetic and­ 2D seismic have been done. At the next stage about 11 wells have been drilled, where the GO-3A well near GARNIARIK TEPPE mud volcano had contacted a pressure gas horizon, for exact interpretation, a 3D seismic area of region have been established. The aim of this paper is to survey geological structure of hydrocarbore reservoir in 3D seismic area with application of seismic attributes. Seismic coherency and instantaneous amplitude (Envelope) attributes for indicating geological structure and probably hydrocarbore reservoir، as well as time attribute for reservoir 3D modeling and to reveal its approximate thickness were carried out. Finally three fault series at top surface and an another mud volcano in near mud volcano GARNIARIK TEPPE that haven’t  any outcrop on the earth, with high hydrocarbore potential have been recognized and also there is a trend at increase of thickness  of  reservoir from north-east to west-south.

کلید واژه ها: هیدروکربور گرگان ژئوفیزیک گرانی‌سنجی‌ زمین شناسی نفت سایر موارد