مطالعه ژئوشیمیایی پوش¬سنگ گچساران و سنگ¬های منشاء احتمالی در میدان¬نفتی مسجدسلیمان

چکیده:
هدف از این مطالعه ارزیابی ژئوشیمیایی پوش­سنگ (برای اولین بار در ایران) وسنگ­های منشاء احتمالی در میدان­نفتی مسجدسلیمان میباشد. بر اساس نتایج بدست آمده مشخـص گردیـد که محیـط رسوبگـذاری اولیــه نمونـه­های سنـگ پوشـش، محیـط دریایـی غیر­اکسیدان با سکانـس­های تبخیری بوده است. رسمدیاگرامنسبتPri/nC۱۷ در برابر Phy/nC۱۸ حاصل از دستگاه Py-GC نشـانازعدمتخریب­زیستی درنمونه­هایمذکوردارد. بر این اساس عامـل تولیدگاز هیدروژن­سولفورهدرنمونه­هایپوش­سنگ نمی­تواند فعالیت باکتـری­های احیاء­کننده سولفاته باشد. مطالعـه سنگ­هایمنشاء کژدمی، گرو، پابده و سرگلو با استفاده از پیرولیـز راک-ایول ۶، نشان دادکه غالب نمونه­های این سازندها با داشتن مقادیـر بالای TOC و Tmax وارد پنجره نفتی شده­اند. نمودار تغییرات S۱+S۲ در برابر TOC نشان می­دهد که سازندهای کژدمی، گرو نسبت به دو سازند دیگر دارای پتانسیل هیدروکربنی «بسیارخوب» و «خوب» می‌باشند. در عین حال نمودار شاخص هیدروژن (HI) به Tmax و همچنین شاخصPI  به  Tmaxنشان می­دهد که سازندهای مطرح شده به عنوان سنگ­های منشاء احتمالی با رسیدن به مرحله کاتاژنـز (Tmax بالاتر از  °C۴۳۵) توانسته­اند مسیر بلوغ حرارتی را طی نمایند. درنهایت می­تواناینسازندها رابهعنوان سنگ­های منشاء نفت در میدان مسجدسلیمان معرفی نمود.

سحر ماهوری، دانشجوی کارشناسی ارشد زمین­شناسی نفت، دانشگاه شهید­چمران اهواز smahouri@gmail.com
بهرام علیزاده، دکترای زمین­شناسی نفت کاربردی، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید­چمران اهواز alizadeh@scu.ac.ir
سهیلا باقری، کارشناس ارشد زمین­شناسی نفت، دانشگاه شهید­چمران اهواز bagheri.soheila@gmail.com
مقدمه:
مخزن مسجدسلیمان در سال 1908 با حفر چاه M1 به عنوان اولین مخزن نفتی با پتانسیل اقتصادی در منطقه خاورمیانه مورد اکتشاف قرار گرفت. شرایط ساختاری و تکتونیکی حاکم در طاقدیـس مسجدسلیمان بگونه­ای است که سازند گچساران که نگه­دارنده اصلی نفت سازند آسماری است و در رأس طاقدیس قرار دارد بسیـار کم ضخامـت شده و بنـابرایــن کیفیت پوش­سنــگ در خـط الـــرأس طاقدیــس در روی مخــزن آسمــاری بسیـار ضعـیــف شده اسـت (میرزا قلی­پور و همکاران، 1374). میدان­نفتی مسجد­سلیمان از دیدگاه­های متفاوت و تحت عناوین مختلفی موردبررسیقرار گرفته استولیمتاسفانه مطالعات ژئوشیمیاییگسترده­ایبررویپوش­سنگ این میدان صورت نگرفته است. بنابراین یکی از اهداف این مطالعه ارزیابی ژئوشیمیایی افق کلیدی شیل­های بیتومینه در پوش­سنگ گچساران قرار داده شد.
روش مطالعه:
تکنیک­های مورد استفاده در این مطالعه شامل پیرولیز راک­ایول VI و پیرولیز کروماتوگرافی‌گازی (Py-GC) می­باشد. آنالیز نمونه‌های مورد مطالعه در آزمایشگاه نفت دانشکده­علوم دانشگاه شهیدچمران اهواز صورت گرفت. از دستگاه راک­ایول امروزه به وفور در صنعت نفت استفاده می‌گردد. اولین بار این دستگاه توسط شرکت فرانسوی Institut Français du Petrole در سال 1970 مورد بهره‌برداری قرار گرفت (Espitalie et al., 1977; 1985). جهت پی بردن به پراکندگی هیدروکربن­ها (اثر و شکل آنها) و نحوه حضور ترکیبات مختلف از جمله آلکان­های نرمال، ایزوپرنوئیدها (Isoprenoids) به خصوص پریستان و فیتان و بعضی از نشانه‌های زیستی (بیومارکرها)، از آنالیز کروماتوگرافی‌گازی (Gas Chromatography) نیز بر روی اجزای اشباع (saturate) و نفت خام (whole oil) استفاده شد. این تکنیک (Py-GC) را می­توان بر روی نمونه­های حاصل از حفاری، بدون اینکه نیازی به جدایش اجزاء سنگ حاوی ماده­آلی باشد، به کار برد.
 
بحث:
در مطالعه حاضر 31 نمونه خرده­حفاری سنگ­های­منشاء احتمالی، از سازندهای کژدمی، گرو، پابده و سرگلو مربوط به 5 حلقه چاه ژوراسیکی 306، 312، 314، 315 و 316، همچنیـن تعداد 4 نمونـه از خرده­های حفاری مربوط به سازند گچساران در میدان­نفتی مسجدسلیمان مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای محاسبه شده حاصل از پیرولیز راک-ایول 6 و پیرولیز کروماتوگرافی گازی در جدول (1 و 2) آورده شده است.
الف) بررسی نتایج حاصل از آنالیز راک-ایول 6:
جهت تعیین توان و پتانسیل هیدروکربورزایی سازندهای مورد مطالعه از نمودار تغییرات S1+S2 در برابر TOC استفاده گردید (Hao et al., 2007). استفـاده از این نمودار در مطالعـه حاضـر (شکل 2-الف) نشان می­دهد که سازندهای کژدمی، گرو با داشتن مقادیر بالای ‏هر دو پارامتر به عنوان سازندهای خوب جهت تولید هیدروکربور توانسته‌اند عمل نمایند. ولی از نکات قابل توجه این می­باشد که سازند پابده و سرگلو با داشتن یک محدوده وسیع­تر از لحاظ پتانسیل تولید در رتبه پائین­تری نسبت به دو سازنددیگر قرارگرفته­اند. همانطور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، غالب نمونـه‌های سازنـد کژدمـی، گرو در محدوده پتانسیـل تولید خوب و بسیار­خوب قرار گرفته‌اند. بطوریکهسازنـدکژدمـی و گرو را می­توان بهعنـوان سنگ­منشاء احتمالی در میدان­نفتی مسجدسلیمان مورد توجه قرار داد (ماهوری و همکاران، 1386).
جهت پی‌بردن به نوع ماده­آلی و میزان بلوغ آن می‌توان از نمودار تغییرات HI در برابر Tmax استفاده نمود. دیاگرام تغییرات HI در برابر Tmax (شکل 2-ب) برای نمونه‌های حاصل از سازند کژدمی و پابده تلفیقی از کروژن­های نوع III و II با تمایل بیشتر به کروژن نوع II و برای نمونه‌های حاصل از سازندهای گرو و سرگلو تلفیقی از کروژن­های نوع III و II با تمایل بیشتر به کروژن نوع III را به اثبات می­رساند. در عین حال نمودار شاخص هیدروژن، HI، به Tmax نشان می­دهد که سازندهای مطرح شده به عنوان سنگ­های منشاء احتمالی با رسیدن به مرحله کاتاژنز (Tmax بالاتر از °C 435) توانسته­اند مسیر بلوغ حرارتی را طی نمایند.
بر اساس مقادیر Tmax برابر با 435-430 که نشانـه شروع پنجـره نفتـی می­باشـد (Bordenave, 1993) و نیز دیاگرام HI در برابر Tmax، می‌توان گفت که غالب نمونه‌های مورد مطالعه وارد پنجره نفتی شده‌ و قادر به تولید نفت و گاز می‌باشند.
براساسنمودار حاصلازمقادیر Tmaxدربرابر شاخص تولیـد(PI)(شکل3-الف)غالب نمونه­های مورد مطالعـه در پنـجـره نفتـی و یا در موارد محدودی در اوایـل پنـجـره نفتــی قرار دارنـد (Ghori. K. A. R, 2001). طبق بررسی­های انجام پذیرفته بر اساس دیاگرام تغییرات HI در برابر Tmax و نمودار حاصل از مقادیر Tmax در برابر شاخص تولیــد (PI) می­تـوان عنـوان کرد که نمونه­های مورد مطالعه هنوز وارد مرحله گاززایی نشده­اند.
نمودار تغییرات HI در برابر TOC سازند نشان می­دهد که با افزایش شاخص هیدروژن، مقدار کربن­آلی نیز فزونی می­یابد به طـوری که رابطه­ای مستقیم را با یکدیگر نشان می­دهند. این امر نشان­دهنده حفظ شدن مواد­آلی در شرایط احیایی است (Jackson et al., 1985). بر اساس این نمودار پتانسیل هیدروکربنی غالب نمونه­های سازند کژدمی در محدوده خوب و بسیار خوب قرار دارد در ضمن می­توان گفت پتانسیل هیدروکربنی سایر نمونه­های مورد مطالعه در محدوده متوسط و خوب می­باشد (شکل 3-ب).
ب) بررسینتایجآنالیزهایتکمیلینمونه­های پوش­سنگ:
پوش­سنگ یا Cap-Rock عامل مؤثری در تشکیل سیستم­ها و میادین­نفتی است. مطالعات ژئوشیمی صورت گرفته در زاگرس، بیشتر بر روی سنگ­های منشاء و مخازن­نفتـی صورت گرفتـه و متأسفانـه سهم پوش­سنگ ناچیز بوده است. در این بخش سعی بر آن است که به بررسی ژئوشیمیایی افق کلیدی B سازند گچساران که از شیل­های بیتومینه تشکیل شده، پرداخته شود. هدف اصلی در مطالعه این افق، تعیین محیط رسوبی آن و تعیین اثر پوش­سنگ بر تولید گاز H2S از منظر ژئوشیمیایی می­باشد.

براساس نمودار نسبت Pri/nC17 و Phy/nC18 کروژن تعیین شده برای سازند گچساران کروژن نوع II و III با تمایل به کرژن نوع II برای نمونه­های حاصل از چاه­های #311-R1 و #316 و محیط ته­نشست آن، محیط دریایی با شرایط احیایی مشخص گردید. رسم این دیاگرام نشان از عدم وجود تخریب زیستی در نمونه­های مذکور می‌باشد، همچنین بیتومین شیل افق کلیدی B، درمحدوده نارس قرار گرفته و بلوغ پایینی را نشان می­دهد (شکل 4). در نمونه­های سنگ­پوشش حداکثر غلظت هیدروکربن­های نرمال مربوط به n-C16 می­باشد. بالا بودن نسبت Phy/nC18 به Pri/nC17 و همچنین پائین بودن نسبـت Pri/Phy نشان­دهنده محیط غیراکسیدان دریایی بهمراه آب­های شور می­باشد.

نتیجه گیری:
بر اساس مباحث فوقمی­تواناظهارداشتکهمحیطرسوبگذاریاولیهنمونه­های سنگ­پوشش محیط دریایی غیر­اکسیدان بهمراه آب­های شور می­باشد. رسم دیاگرام نسبت Pri/nC17 در برابر Phy/nC18 نشان از بلوغ پایین و عدم تخریب زیستی در نمونه­های مورد مطالعه می‌باشد. بر این اساس عامل تولید گاز هیدروژن­سولفـوره در نمونـه­های سنـگ­پوشـش میدان­نفتی مسجدسلیمان فعالیت باکتری­های احیاء­کننده سولفات نمی­باشد. بر این اساس شاید بتوان گفت سنگ­پوشش تنها بعنوان معبری جهت خروج گاز هیدروژن­سولفوره عمـل می­نماید. مطالعـه سنـگ­های منـشـاء احتمالـی در میـدان­نفـتـی مسجـد­سلیمان با استفاده از پـیرولیز راک-ایول 6، نشان داد که غالب نمونه­های این سازندها با داشتن مقادیر بالای TOC و Tmax وارد پنجره نفتی شده­اند. نمودار تغییرات S1+S2 در برابر TOC نشان می­دهد که سازندهای کژدمی و گرو دارای پتانسیل هیدروکربنی «بسیارخوب» و «خوب» می‌باشند. اما سازند پابده و سرگلو با داشتن یک محدوده وسیع­تر از لحاظ پتانسیل تولید در رتبه پائین­تری نسبت به دو سازند دیگر قرار گرفته­اند، این مسأله توسط نمودار شاخص تولید در مقابل Tmax نیز تائیـد می­گردد. در عین حال نمـودار شاخـص هیـدروژن (HI) به Tmax نشـان می­دهـد که سازنـدهای مطـرح شده به عنـوان سنـگ­هـای منشـاء احتمالی با رسیـدن به مرحـلـه کاتـاژنـز (Tmax بالاتر از  °C435) توانسته­اند مسیر بلوغ حرارتی را طی نمایند (Ro>0.5). بر اساس نمودار حاصل از مقادیر Tmax در برابر شاخص تولید (PI) غالب نمونه­های مورد مطالعه در پنجره نفتی و یا در موارد محدودی در اوایل پنجره نفتی قرار دارند و قادر به تولید نفت و گاز می‌باشند. استفاده از دیاگرام ون­کرولن نوع کروژن نمونه­های سازند کژدمی و پابده را به طور عمده کروژن­های نوع III و II با تمایل بیشتر به کروژن نوع II و برای نمونه­های سازند گرو و سرگلو مخلوطی از کروژن‌های نوع III و II با تمایل بیشتر به کروژن نوع III معرفی می­نماید.
در نهایت می­توان گفت این سازندها با توجه به مقادیر بالای مواد­آلی موجود در آنها دارای پتانسیل هیدروکربنی خوب می­باشند، بنابراین می­توان آنها را به عنوان سنگ­های منشاء نفت در میدان مسجد­سلیمان معرفی کرد.
منابع فارسی:
Ø          ماهوری، سحر؛ علیزاده، ب؛ صفری، ح؛ رضایی، ز؛ حسینی، ح. (1386).بـررسی میزان نفت­زایی سازندهای کژدمی و گرو در میدان­نفتی مسجدسلیمانبراساس داده­های حاصل از راک-ایول 6. یازدهمین همایش انجمن زمین­شناسی ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، تابستان 1386.
Ø          مطیعی، ه. (1374). زمین‌شناسی ایران، زمین‌شناسی نفت زاگرس 2. سازمان زمین‌شناسی کشور.
Ø          میرزا­قلی­پور، ع؛ فتحی، م؛ حق­پرست، ق؛ حیدری، خ؛ نفوذی­پور، ش. (1374). بررسی توان هیدروکربوری میدان مسجدسلیمان. گـزارش پ-4573 اداره کل زمین­شناسی گسترشی، اداره مطالعات مناطق نفت­خیز جنوب.
 

کلید واژه ها: ژئوشیمیایی پوشسنگگچساران میداننفتی مسجدسلیمان زمین شناسی نفت خوزستان