مقایسه نواحی با نرخ شکستگی بالا در مخزن بنگستان و آسماری با استفاده از روش دایره محاطی و RFF (میدان نفتی آغاجاری)

دسته تکتونیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
تاريخ برگزاری ۱۳ اسفند ۱۳۸۶

چکیده :
 
وجود شکستگی در میزان بهره دهی و مقدار قابل برداشت نهایی از مخازن نفتی بخصوص در سازند های کربناته نقش اساسی و مهمی را دارا می باشد. میدان نفتی آغاجاری یکی از میادین عظیم نفتی ایران است که در جنوب غرب ایران و در ۹۰ کیلومتری شهر اهواز واقع شده است. میدان نفتی آغاجاری دارای سه افق مخزنی مختلف است که به ترتیب از بالا به پایین شامل مخزن های آسماری، بنگستان و خامی می باشد. افق بنگستان بر اساس پارامتر های مخزنی و خصوصیات سنگ شناسی به ۷ زون مختلف بخش بندی شده است.
در این پژوهش نقاط با حداکثر نرخ شکستگی با استفاده از دو روش دایره محاطی و RFF، در افق بنگستان تعیین و با نتایج این بررسی در افق آسماری مقایسه شده است.
در روش دایره محاطی فرض بر این است که حداکثر نرخ شکستگی مربوط به نواحی با حداکثر خمش عرضی تاقدیس است که با استفاده از آن، برای افق بنگستان نقاط با حداکثر نرخ شکستگی و روند افزایشی آن مشخص شده است..
در روش RFF، میزان فراوانی نسبی شکستگی برای هر ۷ زون بنگستان بصورت نقشه های هم RFF مشخص شده است. با توجه به نقشه های تهیه شده، بیشترین نرخ شکستگی مربوط به زون های ۱ تا ۵ (زون های کم عمق تر) و در کمان خارجی خمش طولی بخش مرکزی است، و علت آن، افزایش نیروهای کششی در بالای سطح خنثی و کمان خارجی خمش طولی است. هر دو روش دایره محاطی و RFF ، انحنای محور تاقدیس را در این ناحیه، عامل تعیین کننده ای در مکان یابی نقاط با حداکثر شکستگی معرفی می نماید.

انوش علیزاده، دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی، anooshkm@yahoo.com
سید احمد علوی، دکترای زمین شناسی ساختمانی، عضو هیات علمی گروه زمین شناسی دانشگاه شهید بهشتیمهندس محمد سراج، کارشناس ارشد تکتونیک- کارشناس ارشد شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب
مقدمه :
 
میدان نفتی آغاجاری در جنوب غرب ایران و در ناحیه مرزی فروافتادگی دزفول شمالی و جنوبی و در حدود 90 کیلومتری جنوب شرقی شهر اهواز قرار گرفته است. این میدان همانند دیگر میادین این ناحیه از روند عمومی زاگرس یعنی شمال غرب- جنوب شرقی تبعیت می کند شکل (1).
میدان نفتی آغاجاری دارای 3 مخزن است: مخزن آسماری، مخزن بنگستان و مخزن خامی. مخزن بنگستان در میدان آغاجاری یک تاقدیس نامتقارن می باشد که طول و عرض آن به ترتیب 55 و 25/6 کیلومتر می باشد و مانند اغلب ساختمانهای موجود در منطقه شیب لایه ها در یال شمالی به مراتب کمتر از یال جنوبی است شکل (2).
مخزن بنگستان در این میدان شامل سازند های سروک و ایلام است، این مخزن و مخزن آسماری، با وجود سازند های پابده و گورپی از طریق شکستگی های موجود در ارتباط هستند به نحوی که این دو مخزن دارای نفت با خواص نسبتا مشابهی می باشد. این سیستم شکستگی با وجود تخلخل و نفوذپذیری کم سازند بنگستان، مقدار قابل برداشت اولیه و ذخیره آن حدود بیست درصد کل مقدار نفت درجا محاسبه شده و چاه های آن دارای تولید نفت نسبتا بالایی می باشد. افق بنگستان بر اساس پارامتر های مخزنی و خصوصیات سنگ شناسی به 7 زون مختلف بخش بندی شده است.
 
وجود شکستگی در میزان بهره دهی و مقدار قابل برداشت نهایی از مخازن نفتی بخصوص در سازند های کربناته نقش اساسی و مهمی را دارا می باشد. تولید بالای چاه های بنگستان میدان آغاجاری و ارتباط فشاری آن ها بیشتر به علت وجود شکستگی های باز می باشد. موانع موجود در مخزن بنگستان میدان آغاجاری که سبب قطع یا کاهش ارتباط فشاری قسمتهای مختلف این میدان با یکدیگر دیده شده است، می تواند به علت رسوبگذاری کلسیت در میان شکستگی ها باشد. به علت بالاآمدگی قدیمی هندیجان، در چاه AJ-82 ، سازند ایلام مشاهده نمی شود که در اثر فاز تکتونیکی سنومانین پایانی- ترونین آغازی در حوضه رسوبگذاری دزفول بوجود آمده است. مخزن بنگستان در میدان کرنج از نوع سنگ شباهت زیادی با مخزن بنگستان میدان آغاجاری دارد اما به علت کمبود شکستگی های باز قابل تولید نمی باشد. مقایسه بازدهی این دو میدان اهمیت شکستگی را در رابطه با وضعیت تولید نشان می دهد. مطالعه شکستگی ها در افق های نفتی می تواند به طرح توسعه میدان، تعیین محل احداث چاه های جدید، کاهش هزینه های پی جویی نفت و درک کلی ما از سیستم شکستگی در میادین نفتی، کمک زیادی بنماید.
بحث :
 
در این پژوهش، شکستگی در مخزن بنگستان میدان آغاجاری با استفاده از دو روش دایره محاطی و RFF بررسی شده و با نتایج بررسی شکستگی در مخزن آسماری مطابقت داده شده است.
 
الف) دایره محاطی:
 مبنای این روش بر این اساس است که اگر جسم شکننده ای را تحت خمش قرار دهیم پس از آنکه خمش از حد تغییرات الاستیک گذشت، جسم مزبور دچار گسیختگی می شود. بنابراین در یک لایه سنگی که تحت خمش واقع شده تغییرات و یا افزایش شیب در آن لایه، معرف خمش بیشتر و خمش بیشتر نیز مبین وجود شکستگی بیشتر است (مطیعی، 1374). اگر خمش به صورت یکنواخت عمل کرده باشد یک تاقدیس قطاعی از یک دایره است و در امتداد آن تغییرات در شیب محسوس نیست اما جدایی بین ساختار و دایره مماس بر نقاط عطف ساختار بیانگر تغییرات انحنای تاق و تاثیر مستقیم آن در بروز شکستگی­ها در لایه­های سنگی است. در این روش با استفاده از آخرین نقشه­های خطوط تراز زیر سطحی از افق آسماری، تعداد 29 برش عرضی به صورت تقریباً عمود بر روند تاقدیس رسم شده است و زون­بندی هر برش با استفاده از ضخامت متوسط هر زون در میدان آغاجاری انجام گرفته است . در مرحله بعد دایره ای در پایین و مماس بر نقاط عطف هر برش رسم شده است. هر چه دایره محاطی به اعماق بیشتری نفوذ کرده و سر زونهای عمیقتری را قطع کند ، تغییرات شعاع انحنا بیشتر بوده و دارای حداکثر نرخ شکستگی مرتبط با چین خوردگی است(شکل 3) . محل تقاطع دایره محاطی در هر 7 سر زون از سازند آسماری دقیقا برداشت شده و بر روی نقشه پایه از میدان منتقل گردیده است(شکل 4) آنگاه نقاط به دست آمده کمیت گذاری شده و از آن نقشه منحنی میزان و هم ارزش بدست آمده است (شکل 5).
ب)فراوانی نسبی شکستگی ها(RFF):
فراوانی نسبی شکستگی­ها از رابطه زیر بدست آمده است (مطیعی،1374).
این رابطه دارای جواب کیفی است و فاقد ابعاد بوده ، هر کدام از عوامل به درجات کیفی کمیت گذاری شده اند (جدول1).
: سنگ شناسی؛ بر اساس نگاره­های Handin et al.(1963), stearns&Friedman (1972) (شکل 6) و با فرض اینکه سر سازند آسماری بین اعماق 7500 تا 15000 فوت باشد، با ثابت بودن سایر عوامل کیفیت به چهار رده 1 تا 4 تقسیم بندی شده است
C: سیمان شدگی؛ با احتساب دو فرض اساسی، اول اینکه تمام شکستگی­ها در زیر سطح آب و نفت سیمان شده اند و دوم آنکه از سطح تماس آب و نفت به طرف سر سازند آسماری سیمان شدگی کاهش می یابد، با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود.
که در این رابطه C عامل سیمان شدگی، Dx عمق نقطه مورد مطالعهDh   عمق بلند ترین نقطه در تاقدیس مورد بررسی، DL عمق سطح تماس آب و نفت می باشد)شکل 7).
S: عامل خمش محور ساختمانی؛ اگر در یک تاقدیس زیر زمینی اثر سطح محوری آن بر روی نقشه (سطح افقی) انحنانشان دهد میتوان با رسم مماس­هایی شعاع انحنا را بدست آورد. سپس می توان بر حسب طول شعاع انحنا، فاکتور خمش را کمیت گذاری کرد (شکل8).
Bs: عامل ساختمانی؛ این عامل در پیوند با عامل (s) محاسبه می شود. فرض اصلی بر این کمیت گذاری قبول اثر سطح محوری در روی نقشه (سطح افقی) به عنوان سطح خنثی نسبت به یال­های شمالی و جنوبی است. و لذا این عامل تعیین کننده فاصله نقطه مورد مطالعه نسبت به این سطح خنثی است.
R: عامل ساختمانی با شعاع انحنا؛درهر برش ساختمانی عرضی (عمود بر محور تاقدیس ) می­توان با رسم دوایری مماس بر قوس چین، شعاع­های انحنای متفاوتی بدست آورد. هر چند در یک چین ( در برش دو بعدی) مراکز انحنا و شعاع­های متفاوتی بدست می آید ولی می توان شعاع بهترین دایره منطبق بر کمان چین را برای این منظور انتخاب نمود. کمیت­ گذاری برای شعاع انحنا به صورتی است که در جدول(1) ارائه شده است.
Br: موقعیت چینه شناسی؛ با توجه به اینکه در یک لایه چین خورده شکستگی­های کششی باز در بالای سطح خنثی شکل می گیرند و با فاصله از این سطح رابطه مستقیم دارند و دیگر اینکه شکستگی­های تراکمی در زیر سطح خنثی تشکیل می شوند، (Br) مبین فاصله نقطه مورد نظر از این سطح است.
جهت تعیین سطح خنثی با فرض گذر این سطح از میانه ضخامت سازند آسماری از رابطه زیر استفاده می شود.                 
                                                                                      
a: عمق سطح خنثی، Dt عمق سر سازند آسماری و Db عمق قاعده آسماری در نقطه مورد مطالعه است بدین ترتیب که در عمق های بیشتر از سطح خنثی (a) مقدار Br مساوی صفر و در عمق­های کمتر از عمق سطح خنثی Br از رابطه زیر محاسبه می­شود.    
در این روش از 29 برش عرضی بر روی خطوط تراز زیر سطحی سازند بنگستان استفاده شده، آنگاه موقعیت هر چاه بر روی نزدیک ترین برش عرضی منتقل شده (شکل 9) و بهترین دایره مماس بر انحنای برش ترسیم گردیده است و از این طریق مقادیر Br،R ،  Dt،  Db، Dh  تعیین شده است. برای تعیین عامل S مناسبترین شعاع­های معرف انحنا در طول محور تاقدیس رسم شده و بر حسب طول، کمیت گذاری گردیده است، عامل  Bsنیز با اندازه گیری فاصله هر چاه از محور ساختار تعیین شده است (جدول 1). با توجه به اطلاعات موجود در خصوص شیب سطوح سیال و سطح تماس آب ونفت و سنگ شناسی سازند آسماری بر اساس زون بندی­های انجام شده مقادیر RFF برای چاههای مختلف در اعماق 15، 30، 150، 250، 500، 750 و 1000 متر محاسبه شده است. در نهایت از مقادیر بدست آمده برای تهیه نقشه­های همRFF  استفاده گردید (اشکال10 تا 16 ).
در روش دایره محاطی که برای مخزن بنگستان به کار گرفته شد، شکستگی ها در سه قسمت شرقی، مرکزی و غربی میدان دیده می شود اما هرچه در امتداد محور تاقدیس به سمت شمال غرب پیش برویم، از شدت و نرخ شکستگی در مخزن بنگستان کاسته می شود، به طوری که بخش غربی کمترین، بخش مرکزی بیشتر و بخش شرقی بیشترین نرخ شکستگی را نشان می دهد. با مقایسه نقشه دایره محاطی مخزن آسماری در می یابیم که اختلاف نرخ شکستگی در بخش شرقی با بخش مرکزی کمتر شده است. اما بخش غربی تفاوت چشمگیری با بخش غربی افق بنگستان دارد.
با مقایسه نتایج روش RFF مربوط به عمق های متفاوت در مخزن بنگستان به این نتیجه می رسیم که بیشترین مقدار شکستکی مربوط به بخش مرکزی و انحنای خارجی محور طولی آن است و همچنین مقداری از شکستگی نیز مربوط به امتداد تراست آغاجاری است و تحت تاثیر آن تشکیل شده است.
نتیجه گیری :
 
روش دایره محاطی برای افق بنگستان نشان می دهد که شکستگی در سه قسمت شرقی، مرکزی و غربی میدان حظور دارد و هرچه در امتداد محور تاقدیس به سمت شمال غرب پیش برویم، از شدت و نرخ شکستگی در مخزن بنگستان کاسته می شود، دلیل آن مربوط به فعالیت گسل هندیجان در قسمت شرقی و افزایش نرخ دگرشکلی در این ناحیه می باشد. با مقایسه نقشه دایره محاطی مخزن آسماری در می یابیم که اختلاف نرخ شکستگی در بخش شرقی با بخش مرکزی کمتر شده است و این احتمالا بر اثرکاهش نقش گسل پی سنگی هندیجان در افق های بالایی و برابری تاثیر آن با عامل خمش محوری است. اما بخش غربی آسماری تفاوت چشمگیری با بخش غربی افق بنگستان دارد، علت آن می تواند تداخل بیشتر میادین آغاجاری و مارون در افق های بالاتر باشد به طوری که تاثیر این تداخل در افق های بالاتر باعث انحنای بیشتر محور تاقدیس در افق آسماری نسبت به افق بنگستان شده است.  
روش RFF در مخزن بنگستان نشان می دهد که بیشترین مقدار شکستکی مربوط به بخش مرکزی و انحنای خارجی محور طولی آن است و همچنین مقداری از شکستگی نیز مربوط به امتداد تراست آغاجاری است. هر چه به اعماق بیشتر می رویم از مقدار شکستگی کمتر شده و به محدوده کوچکی در بخش مرکزی محدود می شود. دلیل این کاهش، عبور از سطح خنثی و افزایش نیروهای فشارشی و ایجاد شکستگی های بسته و برشی است. همچنین ضخامت کم طبقات فوقانی نسبت به سازند های عمیق تر و کاهش نسبی درصد شیل در قسمت های فوقانی موجب گسترش شکستگی ها در قسمت های بالاتر است. به علت دلایل فوق میزان نرخ شکستگی در افق مخزنی آسماری بیشتر از افق بنگستان به دست می آید. میزان حداکثر شکستگی در بخش های سه گانه افق آسماری به هم نزدیک تر از افق بنگستان بوده، به طوری که در افق آسماری نرخ نسبی شکستگی در هر سه بخش تقریبا برابر است و هر چه به سمت عمق می رویم همانند مخزن بنگستان به بخش مرکزی محدود می شود. با مقایسه نتایج حاصل از دو مخزن آسماری و بنگستان، با استفاده از روش RFF به این نتیجه می رسیم که در هریک از دو مخزن هر چه به سمت عمق پیش برویم، بیشترین عاملی که روی نرخ شکستگی تاثیر گذار است، انحنای محور طولی تاقدیس است که خود می تواند متاثر از عملکرد گسل های پی سنگی، تاثیر تاقدیس های مجاور و سایر عوامل موثر در اعوجاج محور تاقدیس باشد.
منابع فارسی :
 
1) علیزاده،ا.، علوی، ا.، عبداللهی فرد، ا.، سراج، م.، 1386، بررسی شکستگی های سازند آسماری در میدان نفتی آغاجاری با استفاده از سه روش دایره محاطی، هرزروی گل حفاری و RFF، یازدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.
2) قربانی قشقایی، ا.، 1379،" مطالعه تکمیلی زمین شناسی آسماری میدان آغاجاری"، اداره کل زمین شناسی گسترشی، گزارش شماره پ-4940
3)مطیعی، همایون.، 1374، زمین شناسی نفت زاگرس، انتشارات سازمان زمین شناسی کشور، جلد اول، 589 ص.

کلید واژه ها: سایر موارد