بررسی تاثیر انیدریت بر کیفیت مخزنی در مخازن کربناته دالان و کنگان

چکیده :
در طول زمان فرآیندهاى مختلف دیاژنزى مخازن کربناته را متاثر ساخته و بر کیفیت مخزنى آنها تاثیر مى‌گذارند. از جمله این فرآیندها گسترش انیدریت با بافتها و اشکال متفاوت در مخزن مى‌باشد. بررسى تاثیر این سیمان به عنوان یک عامل کاهنده کیفیت مخزنى به ویژه وقتى به صورت سیمان پر کننده تخلخل باشد حائز اهمیت زیادى می­باشد. از طرفى انحلال پذیرى بیشتر این نوع سیمان نسبت به سایر انواع سیمانها مى‌تواند باعت پیچیدگى تفسیر اثرات آن در مراحل مختلف دیاژنزى و کیفیت مخزنى شود.
در این بررسى با مطالعات پتروگرافى انواع بافتهاى انیدریت موجود در مخزن شناسایى شدند و اثرات آنها بر کیفیت مخزنى مورد بررسى قرار گرفته است. نتایج این مطالعه حاکى از آن است که این سیمان عمدتاً در رخساره­هاى دولومیتى گسترش یافته و در رخساره­هاى آهکى فراوانى کمى دارد. از بین بافتهاى مختلف انیدریت، سیمان انیدریتى به صورت پرکننده تخلخل و فراگیر (Pervasive Anhydrite­Cement)  بیشترین تاثیر را بر کیفیت مخزنى داشته و در جهت کاهش توام تخلخل و تراوایى عمل کرده است. این سیمان رخساره­هاى دانه غالب موجود در مخزن را بیشتر تحت تاثیر قرار داده است. البته در مواردى که فرآیندهاى دیاژنزى همانند انحلال، سیمان انیدریتى و شکستگى‌ها این رخساره­­ها را تحت تاثیر قرار داده‌اند، کیفیت مخزنى آنها افزایش یافته است. در رخساره‌هاى گل غالب و دانه‌ریز و نیز رخسارههایى که تحت تاثیر تراکم شدید قرار گرفته‌اند سایر بافتهاى انیدریت (ندولى و پویکیلوتوپیک) که به صورت پراکنده و کومه اى (Patchy) هستند، گسترش یافته‌اند. بنابر­این، این بافتها تاثیر مهمى بر کیفیت مخزنى نداشته‌اند. در نتیجه مى‌توان اذعان داشت که گسترش سیمان انیدریتى و بافتهاى مختلف آن و تاثیر آنها بر کیفیت مخزنى تحت کنترل سه عامل بافت رسوبی‏، دیاژنز و حضور سیالات شور غنى از سولفات در محیط مى‌باشد. همچنین در بررسى ویژگی­هاى مخزنى مخازنى که تحت تاثیر سیمان انیدریت قرار گرفته‌اند باید تاثیر عوامل دیاژنزى دیگرى همچون انحلال و شکستگى را در مراحل بعدى دیاژنز مد نظر قرار داد.

رحیم کدخدایی ایلخچی، دانشجوی کارشناسی ارشد رسوب شناسی وسنگ شناسی رسوبی‏، دانشگاه تهران.
حسین رحیم پور بناب‏، عضو هیئت علمی گروه زمین شناسی، دانشگاه تهران.
علی کدخدایی ایلخچی، دانشجوی دکتری زمین شناسی نفت، دانشگاه تهران
مقدمه :
میدان پارس جنوبی به عنوان بخشی از بزرگترین میدان گازی جهان در آبهای خلیج فارس و در فصل مشترک ایران و قطر قرار گرفته است [۱]. سنگ مخزن این میدان مربوط به دو سازند دالان بالایی (پرمین فوقانی) و سازند کنگان (تریاس زیرین) می‌باشد که از توالی‌های کربناته ­­­­ـ تبخیری تشکیل یافته است. در طول زمان فرآیندهای دیاژنزی مختلفی این دو سازند را تحت تاثیر قرار داده‌اند که در جهت کاهش یا افزایش کیفیت مخزنی عمل کرده‌اند. از جمله این فرآیندها گسترش انیدریت در مخزن می‌باشد. در این بررسی سعی بر آن است تا با مطالعات پتروگرافی این نوع سیمان و بافتهای مختلف آن در انواع رخساره‌های مخزن شناسایی شوند. در مطالعه و تقسیم‌بندی انواع بافت‌های انیدریت از طبقه بندی لوسیا استفاده شده است [۲ ]. با شناسایی انواع بافتهای انیدریت، عوامل موثر بر گسترش آنها و در نهایت تاثیر آنها بر کیفیت مخزنی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در بررسی کیفیت مخزنی در ارتباط با سیمان انیدریت از طبقه بندی پتروفیزیکی لوسیا [۳ ] استفاده شده است. همچنین در تعیین درصد حجمی انیدریت در انواع رخساره های مخزن از نرم افزار تحلیل تصاویر (Image Analysis) استفاده شده است.   
◊◊◊◊
بحث :
از جمله فرآیندهای دیاژنزی مهم در میدان پارس جنوبی که بر کیفیت مخزنی موثر بوده است گسترش انیدریت با بافتها و اشکال مختلف می‌باشد. در زیر به معرفی این بافتها و تاثیر آنها بر کیفیت مخزنی با توجه به معیارهای بافتی و دیاژنزی می‌پردازیم.
به طور کلی انیدریت از لحاظ نحوه گسترش و نوع بافت به دو صورت انیدریت با گسترش یکنواخت و انیدریت با گسترش پراکنده و کومه‌ای در مخزن وجود دارد.
انیدریت با گسترش یکنواخت:
لایه انیدریت (Anhydrite Layer)، این نوع انیدریت احتمالا" به صورت ژیپس اولیه از شورابه‌های سبخایی ته نشین شده و سپس در اثر آبگیری و تراکم به انیدریت تبدیل شده است. وضعیت متراکم و نفوذ ناپذیر لایه انیدریت آن را به عنوان یک پوش سنگ مناسب برای مخازن کربناته تبدیل کرده است (شکل ۱- الف).
سیمان انیدریت پرکننده تخلخل و گسترده (Pervasive Anhydrite Cement)، این سیمان شامل بلورهای بزرگی از انیدریت می‌باشد که عمدتا‏ً به صورت پرکننده تخلخل بین دانه‌ای در دولوگرینستونها و نیز دولوپکستونهای دانه غالب عمل کرده است. اندازه درشت بلورهای این سیمان‏، نبود این نوع سیمان در سطح تماس بین اوئیدها‏، تشکیل آن بعد از سیمانهای کلسیتی مراحل اولیه دیاژنز، جانشینی بعضی اوئیدهای دولومیتی شده با این نوع سیمان و همچنین تشکیل آن به صورت سیمان جوش درون شکستگیها و قطعات شکسته شده بیانگر تشکیل آن طی دیاژنز دفنی می‌باشد [۴]. بطور کلی این مطالعه نشان می‌دهد که این نوع سیمان در رخساره‌های دارای اثرات شدید تراکم و استیلولیت حضور ندارد و این سیمان فضاهای بازبین دانه‌ها را پرشده نموده است. این مشاهده حاکی از عدم تحمل تدفین عمیق در زمان تشکیل این نوع سیمان است و بنابراین محیط تشکیل این سیمان چندان عمیق نبوده و احتمالا یک محیط دفنی با عمق کم تا متوسط می باشد. وجود فضاهایی باز موجود بین دانه‌ها تشکیل این سیمان و گسترش آن را تسهیل کرده است.تشکیل این سیمان در رخسارههای دانه غالب و دانه درشت و عدم تشکیل آن در رخسارههای گل غالب و دانه ریز (دولومادستونی و دولوپکستونی دانه­ریز)، نبود این سیمان در رخسارههای متراکم شده و استیلولیتی شده و نیز عدم تشکیل آن در بخشهای آغشته به مواد هیدروکربوری همگی مبین کنترل هر دو عامل رخساره و دیاژنز در تشکیل این سیمان می‌باشند (شکل ۱ـ ب).
 
سیمانهای انیدریت کومه‌ای (Patchy Anhydrite Cement)
سیمان انیدریتی پویکیلوتوپیک (­Poikilotopic Anhydrite Cement) این نوع سیمان به صورت تجمعی از بلورهای بزرگ و به صورت پراکنده و نامنظم و در مواردی همراه با ادخالهای دولومیت یا ماتریکس آهکی می‌باشد. این سیمان اغلب به صورت جانشینی ماتریکس، دانه‌ها و سیمانهای قبلی تشکیل شده و در مواردی به صورت پرکننده تخلخل می‌باشد. این نوع سیمان فراوانترین نوع سیمان انیدریت در مخازن مورد مطالعه است. در دولومادستونها این نوع سیمان همراه با ندولهای انیدریت طی مراحل اولیه دیاژنز تشکیل شده است، اما در برخی دیگر از رخساره­ها مانند دولوپکستونها وگرینستونها شواهدی از تشکیل این سیمان طی دیاژنز دفنی وجود دارد. این شواهد شامل وجود ادخالهایی از دولومیت یا سیمانهای مراحل قبلی درون این نوع سیمان، همراهی آن با سیمانهای مراحل دفنی، تشکیل این سیمان بعد از تراکم (بصورت دربرگیرنده آلوکمهای دارای اثرات تراکمی)، تشکیل آن بصورت بلورهای بزرگ با رخ مشخص و نیز آغشتگی این سیمان به مواد بیتومینی است که بیانگر تشکیل این سیمان در طی مراحل دیاژنز تدفینی می‌باشد (شکل ۱ـ ج).
 
 
انیدریت ندولی (Nodular Anhydrite)
این نوع انیدریت به صورت مجموعه‌ای از بلورهای ریز و درهم بافته با جهت‌گیری اتفاقی می‌باشد که اصطلاح بافت نمدی (Felted Fabric) را برای آن به کار می‌برند. ندولها در حد چند میلی متر تا سانتی متر و حتی بزرگتر می‌باشند (شکل ۱ـ د).گاهی در اثر فراوانی و به هم پیوستگی این ندولها، ساختمان ویژه‌ای به نام ساختمان قفس مرغی (Chicken wire Structure) درون رسوبات به وجود می‌آید[۵]. ندولها و بلورهای پراکنده‌ای از تبخیری‌ها به صورت جایگیری (Displacement) یا جانشینی (Replacement) درون رسوبات کربناته رشد می‌کنند [6]. ندولهای انیدریت به ویژه در محیطهای سبخایی و در رسوبات دانه‌ریز مانند دولومادستونها فراوان می‌باشند. همراهی ندول ها با رخساره‌های دارای لایه‌بندی و استروماتولیتی و نیز دولومیتهای ریزبلور تشکیل شده در مراحل اولیه دیاژنز، شکستگی و قطع شدن آنها توسط استیلولیت، همگی بیانگر تشکیل آنها در طی مراحل اولیه دیاژنز می‌باشد.
بلورهای تبخیری پراکنده و منفرد(Sparse and isolated evaporite Crystals) این بلورها در اشکال و اندازههای مختلف و به صورت پراکنده در رخساره های دانه‌ریز مادستونی و دولومادستونی گسترش یافته‌اند. در مواردی به صورت پرکننده ترک ها و حفرات فنسترال و به صورت ساختمانهای چشم پرنده‌ای درون رسوبات دیده می‌شوند. این تبخیریها بیشتر در رخسارههای مربوط به بالای پهنه بین‌جزر و مدی تا ابتدای سبخا طی مراحل اولیه دیاژنز تشکیل شده‌اند(شکل ۱ـ ه).   
سیمان انیدریت پر کننده شکستگی ها (Fracture Filling Anhydrite)، به صورت بلورهای درشت و پر کننده شکستگی ها در رخساره های دانه ریز دولومادستونی مشاهده می شود. معمولا" به صورت یک سیمان دیاژنز تدفینی می باشد که همراه با سایر سیمانهای دفنی یافت می شود. این نوع انیدریت به مقدار کمی در مخزن وجود دارد (شکل ۱ـ و).
رگچه های تبخیری (Evaporite Vein)، این نوع انیدریت به صورت رگچه های نازک با حاشیه نامنظم معمولا" همراه با ندولهای انیدریت می‌باشد که احتمالا" دراثر آبگیری ژیپس اولیه و تبدیل آن به انیدریت، آب حاصل از این فرآیند به صورت رگچه هایی درون رسوبات عمدتا" دانه ریز گسترش می یابد (شکل ۱ـ ز).   
ندولهای انیدریت دفنی (Burial anhydrite nodules)، این ندول ها از فراوانی کمتری نسبت به ندولهای مراحل اولیه دیاژنز برخوردارند. ندولهای تشکیل شده طی مراحل اولیه دیاژنز تحت دیاژنز هیپرسالین در نتیجه عملکرد شورابه‌های حاصل از تبخیر بصورت جایگیری و جانشینی رسوبات دانه‌ریز میزبان در محیطهای سبخایی تشکیل می شوند بنابراین در ارتباط با محیط رسوبی خود می باشند. اما ندول های انیدریت دفنی ممکن است در رخساره های بدون ارتباط با محیط رسوبگذاری تشکیل شده باشند [7]. برخی از این ندول ها در امتداد استیلولیت تشکیل شده و آن را قطع کرده اند (شکل ۱ـ ر). جدول ۱ توالی تشکیل انواع بافت های انیدریت در ارتباط با محیط های دیاژنزی مختلف نشان می دهد.
انیدریت و بافتهای مختلف آن درارتباط با کیفیت مخزنی
از جمله سیمانهای مهم و معمول موجود در مخزن مورد مطالعه سیمان انیدریتی می باشد. طبیعتا" گسترش انیدریت به ویژه به صورت سیمان پرکننده تخلخلهای درون مخزن بر روی کیفیت مخزنی موثر می باشد. با توجه به اینکه این سیمان نسبت به دیگر انواع سیمان ها (کلسیتی و دولومیتی) انحلال پذیرتر می‌باشد تاثیر آن بر روی کیفیت مخزنی در مراحل مختلف دیاژنز می‌تواند متفاوت باشد. از طرفی گسترش آن به صورت بافتها و اشکال متفاوت، باعث پیچیدگی در تفسیر اثرات این سیمان بر روی کیفیت مخزنی انواع رخسارههای مخزنی می شود. این موضوع اهمیت بررسی تاثیر این سیمان و بافتهای مختلف آن را برروی کیفیت مخزنی مشخص می‌کند. در مخزن مورد مطالعه انیدریت عمدتاً در رخساره‌های دولومیتی وجود دارد که کنترل شرایط هیپرسالین رسوبگذاری بر روی ته‌نشینی سولفات کلسیم و دولومیتی شدن را منعکس می‌کند. این وضعیت در سازند خوف نیز گزارش شده است[8].
به طور کلی گسترش و فراوانی سیمان انیدریتی ارتباط معکوسی را با تخلخل و تراوایی نشان می‌دهد. اما این ارتباط به دلیل گسترش بافتهای مختلف انیدریت در مخزن، انواع متفاوت رخساره‌ها و تاثیرعوامل دیگری مانند انحلال و شکستگی‌ها در مراحل بعدی دیاژنز، به ویژه در ارتباط با تراوایی، روند کاملاً مشخصی را نشان نمی دهد (شکل ۲- الف و ب). به همین دلیل در این مطالعه به طور جداگانه به بررسی تاثیر این سیمان و بافتهای مختلف آن در رخساره‌های متفاوت موجود در مخزن می پردازیم.
شکل ۳ ستون سنگ شناسی را در ارتباط با یکی از چاههای مورد مطالعه که داده‌های تخلخل و تراوایی مغزه آن در دسترس بود نشان می دهد. همانطور که مشخص است این ستون از توالی های کربناته (کلسیت و دولومیت) و تبخیری تشکیل شده است. به منظور بررسی تاثیر انیدریت بر روی کیفیت مخزنی، درصد حجمی انیدریت به همراه داده های تخلخل و تراوایی مغزه و نیز داده‌های چگالی مربوط به انواع رخسارههای مخزن به صورت لاگهای جداگانه‌ای در کنار هم ترسیم شده است.
§          انیدریت درصد کمی را در بخشهای آهکی تشکیل می‌دهد چنانچه در مطالعات پتروگرافی نیز در رخساره های آهکی به صورت پراکنده و اندک مشاهده می شود. بنابراین انیدریت برروی کیفیت مخزنی این رخسارهها تاثیری نداشته است. از طرفی این موضوع منطبق با تاثیر شورابه های تبخیری در فرآیند دولومیتی شدن می باشد.
§          پیک های مشخص مربوط به درصد فراوانی انیدریت عمدتا" در ارتباط با سیمان انیدریت پرکننده تخلخل و فراگیر (Cement Pervasive Anhydrite) می‌باشد و عمدتا" در رخساره های دانه‌غالب (دولوپکستون دانه غالب و دولوگرینستون) مشاهده می‌شود که باعث کاهش تخلخل و تراوایی آنها شده است. بنایراین بیشترین تاثیر را این نوع بافت انیدریت بر کیفیت مخزنی داشته است. اختلاف در اندازه پیکها در مورد این سیمان در ارتباط با تفاوت در اندازه دانه وجورشدگی در این رخساره ها می باشد.
انطباق قابل ملاحظه ای بین لاگ درصد حجمی انیدریت و لاگ چگالی مشاهده می شود. چنانچه در قسمتهای با انیدریت بالا لاگ چگالی به سمت راست (مقادیربالاتر) و در قسمتهای با انیدریت پایین لاگ چگالی به سمت چپ (مقادیرپایین تر) تمایل دارد.
نقش دوگانه سیمان انیدریت پرکننده تخلخل بر روی کیفیت مخزنی
 چنانچه در بحثهای قبلی اشاره شد سیمان انیدریتی به صورت پرکننده تخلخل و فراگیر که رخسارههای دانه غالب گسترش دارد بیشترین تاثیر را بر کیفیت مخزنی داشته است. لذا در این بخش به بررسی تاثیر این سیمان در مخزن مورد مطالعه می پردازیم. بررسی های میکروسکوپی و دادههای تخلخل و تراوایی مغزه مربوط به رخساره‌هایی که تحت تاثیر سیمان پرکننده تخلخل و فراگیر قرار گرفته‌اند نشان می‌دهد که تاثیر این نوع سیمان بر روی کیفیت مخزنی برخلاف سیمانهای دیگر (کلسیتی ودولومیتی) که عمدتا" کاهنده کیفیت مخزنی می باشند، به صورت دوگانه است. این دوگانگی عمدتا" در ارتباط با انحلال پذیری بیشتر این سیمان نسبت به سیمان های کلسیتی و دولومیتی­ می­باشد. چنانچه رخساره های دولوگرینستونی و دولوپکستونی دانه غالب که به طور کامل توسط این نوع بافت انیدریت سیمانی شده اند کیفیت مخزنی خود را از دست داده اند. لذا این نوع سیمان به عنوان یک عامل مهم کاهنده کیفیت مخزنی عمل کرده است. اما تاثیر مثبت این سیمان بدین صورت است که با گسترش در بین دانه های سنگ و سیمانی کردن کامل سنگ از تراکم بیشتر آن در مراحل بعدی جلوگیری می کند. چنانچه این سنگ در مراحل بعدی تحت تاثیر فرآیند انحلال در اثر عملکرد سیالات تحت اشباع نسبت به سولفات قرار گیرد از کیفیت مخزنی خوبی برخوردار خواهد بود.  
بنابراین به طور کلی در رخساره های دارای این نوع سیمان انیدریتی، کیفیت مخزنی به شدت کاهش یافته است. اما در مواردی که این رخسارهها تحت تاثیر فرآیند­های دیاژنز دیگری همچون انحلال و شکستگی در مراحل بعدی قرارگرفته اند کیفیت مخزنی آنها بهبود یافته است (شکل ۴). از طرفی سیمانی شدن کامل رخساره های دانه غالب توسط این سیمان احتمالا" شکنندگی آنها را افزایش می‌دهد چنانچه در مواردی این پدیده را در این رخساره ها مشاهده می کنیم. بنابراین در بررسی کیفیت مخزنی مخازنی که تحت تاثیراین سیمان قرار گرفته اند باید فرآیندهای دیاژنزی دیگری همچون انحلال و شکستگی را نیزدر نظر داشته باشیم . 
بنابراین گسترش سیمان انیدریت و بافتهای مختلف آن و تاثیرش بر روی کیفیت مخزنی تحت کنترل سه عامل بافت رسوبی، فرآیند های دیاژنزی دیگر (انحلال،شکستگی و تراکم) و حضور سیالات شور(غنی ازسولفات) در مخزن می باشد (شکل۵).
جدول ۲ انواع بافت های انیدریت و تاثیر آنها را بر روی کیفیت مخزنی در مخزن مورد مطالعه به طور خلاصه نشان می دهد. همانطور که مشخص است سیمان انیدریت فراگیر بیشترین تاثیررا بر کیفیت مخزنی دارد و عمدتاً بر رخساره های دانه غالب موثر بوده است.
نتیجه گیری
 
نتایج به دست آمده از این مطالعه به طور خلاصه به شرح زیر می باشد:
 
Ø       انیدریت به صورت بافت ها و اشکال مختلف، انواع رخساره های مخزن را تحت تاثیر قرار داده است. این بافت ها شامل انیدریت لایه ای، سیمان انیدریت پویکیلوتوپیک، سیمان انیدریت پرکننده تخلخل و فراگیر، ندول­ها و بلورهای پراکنده انیدریت، سیمان انیدریت پرکننده شکستگی و رگچه های تبخیری می باشد.
Ø       بررسی های میکروسکوپی نشان می هد که گسترش انیدریت و بافت های مختلف آن و نیز تاثیر آنها بر کیفیت مخزنی تحت کنترل سه عامل رخساره و محیط رسوبی، دیاژنزو حضور سیالات شورغنی ازسولفات در محیط می باشد.
Ø         انیدریت عمدتاً رخساره های دولومیتی را در مخزن تحت تاثیر قرار داده است اما در رخساره های آهکی به صورت پراکنده و اندک می باشد و لذا تاثیر­ی بر کیفیت مخزنی آنها ندارد. این امر همچنین تاثیر شورابه های تبخیری را در فرآیند دولومیتی شدن نشان می دهد.
Ø       از بین بافت های مختلف انیدریت سیمان انیدریت پرکننده تخلخل و فراگیر بیشترین تاثیر را بر کیفیت مخزنی داشته است. چنانچه سیمانی شدن کامل دولوگرینستون­ها و دولوپکستونهای دانه غالب توسط این سیمان باعث کاهش هم تخلخل و هم تراوایی آنها شده است. اما در مواردی که این سیمان تحت تاثیر عوامل دیاژنزی دیگری مانند انحلال و شکستگی در مراحل بعدی قرار گرفته است کیفیت مخزنی این رخساره ها بهبود یافته است. بنابراین در مطالعت مخزنی باید به تاثیر این عوامل نیز توجه ویژه‌ای داشت. بافتهای دیگر انیدریت تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی کیفیت مخزنی نداشته اند.
منابع فارسی :
 
۴. رحیم پور، حسین، ۱۳۸۴، سنگ شناسی کربناته (ارتباط دیاژنز و تکامل تخلخل)، انتشارات دانشگاه تهران، ۴۸۷ص.

کلید واژه ها: انیدریت میدانپارسجنوبی خلیجفارس کنگان دیاژنز مخزن زمین شناسی نفت بوشهر