X
تبلیغات
فرآورش - نفت و چگونگی پیدایش آن
بررسي و بازآموزي نكات علمي/فني

خلاصه پروژه :

به طور کلی در این پروژه بحث ما از منشا نفت و چگونگی پیدایش آن شروع شده و به  مهاجرت نفت به داخل سنگ مخزن و در نهایت رسیدن به نفتگیر Trap و انواع ساختمان های Trap و چگونگی تشکیل آنها خاتمه یافته است .

منشا نفت :

واژه نفت petroleumبه معنی روغن سبک از دو واژه یونانی petra به معنی صخره و oleum به معنی روغن تشکیل شده است . در زبان فارسی معلوم نیست واژه نفت از چه واژه ای گرفته شده است . دو تن از شرق شناسان به نامهای پروفسور «هرتزفلد » و «بیلی » به این باورند که این واژه از فعل ناب به معنی ضد نم گرفته شده و در زبان اوستایی نپتا بوده و کلدانی ها آن را از مادها گرفته و نفتا خوانده اند . امروزه این واژه معنای گسترده تری دارد و در بر گیرنده گاز طبیعی ـ نفت خام ـ قیر و مومهای طبیعی می باشد. حال بیبینم نفت چگونه پدید آمده و مخازن نفتی در کجا تشکیل می شود.

نظریه غیر آلی بودن منشا نفت :

در گذشته نه چندان دور ، بر این باور بودند که نفت از واکنش آب و دی اکسید کربن به کمک انرژی حرارتی درون زمین و یا انرژی خورشید به وجود می آید . وجود متان در اتمسفر و سیارات و شهاب سنگها و همچنین گازهای خروجی از دهانه آتشفشان ها این نظریه را تقویت می کرد . امروزه این نظریه رد شده و دانشمندان معتقد هستند که نفت و گاز از باقیمانده جانوران و گیاهان که در گذشته زندگی می کردند درست شده است .

نظریه منشا آلی نفت :

پژوهشها پیرامون چگونگی تشکیل نفت نشان داده است که جانداران آبزی به ویژه پلانکتون ها تقریبا منشا تمام نفت های عالم هستند . این موجودات که در نگاره های بسیار متنوع به مقدار زیاد در دریاها یافت می شوند معمولا دارای پوسته ای آهکی یا سیلیسی هستند . نظریه منشا آلی ، زمانی به اثبات رسید که گروهی از مواد آلی به نام پروفین prophyrine که در خون حیوانات و برگ گیاهان یافت می شود در نفت کشف شده اند این مواد در دمای بیش از 300 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند و نمی توانند از واکنش هایی که نیاز به حرارت زیاد دارند تولید شوند . وجود این ماده در نفت منشا آلی آن را اثبات می کند .

سنگ منشا surce rock  :

شرایط مناسب حیات در دریا که شامل عمق نسبتا کم ، آب و هوای گرم و نبودن امواج و جریانهای شدید است ، باعث گسترش فراوان موجودات نفت ساز می شود . با گذشت زمان و تغییر عمق دریا این موجودات حیات خود را از دست می دهند و بر اثر ته نشین شدن پیکر موجودات نفت ساز همراه با رسوبات رسی ریزدانه و آهکی که سنگ های مناسبی برای نگهداری پیکر این موجودات هستند ، پس از گذشت میلیون ها سال « سنگ مادر » یا منشا به وجود می آید .

مهاجرت مواد نفتی از رسوبات سنگ مادر به درون سنگ مخزن :primary migration   :

عواملی که باعث این مهاجرت می شوند عبارتند از :

1-   فشردگی لایه های رسوبی : به دلیل افزایش وزن رسوبات جدید باعث می شود بخشی از سیالات درون Source rock بیرون رانده شود و مقداری نیز درون آن باقی بماند .

2-   دیاستروفیسم Diastro Phism : این پدیده عبارت از حرکت و جابجایی پوسته زمین است که منجر به خارج شدن نفت از سنگ منشا می شود .

3-   نیروی گرانش Grarity Force : نیروی گرانش سبب می شود که سیال دارای چگالی کمتر به سمت بالا حرکت کند و در نتیجه سیالات در سنگ مخزن بر حسب چگالی از هم جدا شوند ، گاز در قسمت بالای مخزن ـ نفت در وسط و آب نمک در زیر قرار می گیرد.

4-   نیروی موئینگی Capillary Force : این نیرو سبب می شود که سیال در خلل و فرج سنگ به سمت بالا حرکت کند البته در نهایت با نیروی گرانش به تعادل می رسد .

با توجه به نیروی موئینگی مقداری از آب همراه هیدروکربن ها به جداره فضاهای خالی سنگ می چسبد و خارج نمی شود که آب همراه درون حفره ای connate Interstitial water گفته می شود . حال هر چه خلل و فرج سنگ کوچکتر باشد درصد آبی که در آن باقی می ماند نسبت به نفت و گاز بیشتر می شود .

ویژگی سنگ مخزن reservoir rock  :

سنگ مخزن باید سه ویژگی داشته باشد :

1-   تخلخل porosity  کافی برای اینکه بتواند حجم قابل ملاحظه ای از سیالات نفتی را در خود جای دهد.

2-   نفوذ پذیر یا تراوا permeability داشته باشد تا سیالات نفتی که در آن جمع می شدند قابل بهره برداری باشد .

3-               مخزن به اندازه کافی گسترده باشد تا از لحاظ اقتصادی قابل بهره برداری باشد .

سنگ های تشکیل دهنده بیشتر مخازن نفتی دنیا از نوع ماسه سنگ یا سنگ آهکی هستند . ماسه به دو صورت ماسه به هم چسبیده sand ston و یا ماسه آزاد sandدیده می شوند و سنگ آهک به صورت کربنات و دولومیت است .

پس به طور کلی تمام عوامل بالا دست به دست هم می دهند که تا مهاجرت ثانویه هیدروکربن ها صورت پذیرد و این مهاجرت تا زیر trap و یا حتی در گاهی مواقع تا سطح زمین صورت می گیرد .

جنس لایه نفوذ ناپذیر trap «پوش سنگ »  :لایه های نفوذ ناپذیر زمین که هیدروکربن ها را محاصره می کند و مانع ادامه حرکت آنها می شود پوش سنگ نامیده می شود. پوش سنگ از جنس سنگهای رسی ریز دانه (شیل) یار سوبات تبخیری است که این لایه های رسوبی دارای پیوستگی می باشند . اگر منفذ یا شکست در لایه ها وجود داشته باشد باعث فرار مواد نفتی از آن می شود. وجود پوش سنگ برای متمرکز کردن مواد نفتی لازم است ولی کافی نیست . زیرا اگر مواد  نفتی در زیر پوش سنگ به صورت پراکنده قرار گیرند مخزن از نظر اقتصادی قابل برداشت نیست . اگر نفت از بین لایه نفوذ پذیر و پوش سنگ حرکت کند به سطح می رسد و از بین می رود . بنابراین برای تجمع مواد نفتی وجود نفتگیر الزامی است . نفتگیر ها نقش محاصره هیدروکربنها و انباشته شدن و تثبیت آن را در یک محل دارند .

اجزای یک نفتگیر تاقدیسی : Anticline Trap

Gas cap : ناحیه ای از Trap  است که تنها گاز وجود دارد .

Oil zone : ناحیه ای از Trap  است که تنها نفت وجود دارد .

Water zone : ناحیه ای از  Trap  است که آب و ذرات هیدروکربن وجود دارد . البته این آب همیشه شور است حال اگر این اب را با اب دریا مقایسه کنیم ملاحظه می شود که نمکهای آب مخزن بیشتر از آب دریا بوده وعلت آن تبخیر آب مخزن بوده همچنین  مقدار سولفات در آب مخزن کمتر از آب دریاست . چون سولفات های درون آب مخزن توسط باکتری های مورد حمله قرار می گیرند و تبدیل به H2s می شوند .

Crest: به بالاترین نقطه یک Trap  ، قله یا Crest می گویند .

Gas – oil contact : به محل تماس گاز و نفت که بر اثر Gravity Force چنین پدیده ای به وجود آمده گفته می شود و یا به عبارتی بالاترین نقطه ای که می توانیم نفت برداشت کنیم .

Oil –water contact: به محل تماس نفت و آب که باز بر اثر Gravity Force چنین پدیده ای به وجود آمده گفته می شود و یا به عبارتی پایین ترین نقطه ای که می توانیم نفت برداشت کنیم . البته قابل ذکر است که چاه نفت تا این نقطه پایین می آید و بعد نفت برداشت می شود.

Spill point : نقطه ریزش : این نقطه به حالت نهایی نفت و گاز در مخزن اشاره دارد : از نقطه Spill point آب جابجا می شود این مرحله زمانی پایان می یابد که فصل مشترک فاز آب و نفت به نقطه سر ریز برسد در مرحله بعد نفتگیر با هیدروکربن پر شده و نفت از Spill point خارج می شود . مهاجرت نفت ادامه می یابد تا زمانی که فصل مشترک نفت و گاز به نقطه سرریز برسد و در مرحله نهایی است که نفتگیر از گاز پر شده و مهاجرت نفت به سمت بالا ادامه می یابد .

Closure : عبارت است از فاصله قائم بلندترین نقطه آن تا عمیق ترین منحنی بسته آن که مقدار آن از چندین متر تا چندین هزار متر تغییر می کند .  

انواع نفتگیر ها و چگونگی تشکیل آنها :

1-   نفتگیر ساختمانی structural Trap

2-  نفتگیر چینه ای stratigraphic Trap

3- نفتگیر ترکیبی یا مرکب combination Trap

نفتگیر ساختمانی structural Trap  :

این نفتگیر ها در اثر عوامل تکتونیکی از قبیل چین خوردگی و گسل خوردگی در طبقات و ایجاد مجموعه های ساختمانی زیر زمینی که برای حفظ و نگهداری نفت مناسب باشد تشکیل می گردد. معمولا تمام یا بخشی از این ساختمان ها در سطح زمین ظاهر و در مواقعی هم به صورت ساختمان های زیرزمینی بدون آنکه اثری از آنها در سطح دیده شود ، گسترش دارد .

نفتگیر های ساختمانی را  می توان به طریق زیر تقسیم بندی کرد :

الف ) نفتگیر تاقدیسی Anticline

ب ) نفتگیر گسلی Fault Trap

نفتگیر تاقدیسی   Anticline  :

تاقدیس های ناشی از چین خوردگی مناسبترین محل برای انباشته شدن نفت و گاز است . حدود 80 درصد مخازن نفتی دنیا که تاکنون شناخته شده است  و تمام مخازن خاورمیانه از نوع تاقدیس است .

 نفتگیر گسل خورده Fault Trap :

چنانچه در هنگام تشکیل گسل و جابجایی لایه های زمین یک لایه نفوذ ناپذیر در برابر یک لایه متخلخل نفوذپذیر قرار گیرد نفتگیر ایجاد می شود . این گونه از نفتگیر ها درصد  خیلی کمی از مخازن شناخته شده را تشکیل می دهند . اکتشاف آنها در مقایسه با انواع دیگر نفتگیر ها دشوارتر  است . و معمولا به گونه ای اتفاقی کشف شده اند .

نفتگیر چینه ای stratigraphic Trap : نفتگیر های چینه ای در اثر تغییرات سنگ شناسی که در حین و یا بعد از رسوبگذاری طبقات به وقوع می پیوندند ، تشکیل می شود . به طور کلی و خلاصه چنین نفتگیرهایی را می توان به سه نوع دیگر شیب ـ ریفی و تغییر رخساره تقسیم کرد.

نفتگیر های دگر شیب unconformity Traps  :

این دسته از نفت گیرها در اثر نیروهایی که از اطراف به رسوبات وارد می شود چین خوردگی هایی به وجود آروده و از آب خارج میشوند و با گذشت زمان قسمت های مرتفع بر اثر فرسایش و تخریب از بین می روند. چنانچه به علت نشست زمین یا بالا آمدن سطح آب منطقه را دریایی بپوشاند و بار دیگر رسوب لایه های افقی بر روی لایه های چین خورده قبلی ایجاد شود ، یک دگر شیبی در لایه ها به وجود می آید که در آن شیب لایه ها با یکدیگر متفاوت است . واژه دگر شیب برای این ساختمان خاص زمین به کار می رود .

نفتگیرهای ریفیReef   :

ریف ها توده های آهکی هستند که از باقی مانده اسکلت جانوران دریایی که به صورت دسته جمعی زندگی می کنند ساخته شده اند و مهمترین آنها مرجانها می باشند . اگر شرایط رسوبگذاری در دریا تغییر کند امکان دارد ریفها به وسیله لایه های نفوذ ناپذیر پوشیده شوند و به این ترتیب نفتگیر ریفی مناسبی به وجود آید . نفتگیر های مرجانی تنها دو درصد از مجموع نفت شناخته شده دنیا را در خود جای داده اند .

 نفتگیر های تغییر رخساره wedge-out  :

 رخساره ها را به نام جنس سنگ  نیز می نامند . مانند رخساره ماسه سنگی  . این نوع نفتگیرها بر اثر رسوب گذاری متفاوت در یک زمان به وجود می آیند . رسوبات دانه درشت مانند ماسه در بخش های کم عمق مجاور ساحل ته نشین می شوند . رسوبات ریزدانه مانند رس در همان زمان در نواحی دورتر ساحل ته نشین می شود . در نتیجه جنس لایه های رسوبی در بخش های گوناگون بستر دریا متفاوت خواهد شد . با تغییر عمق دریا با گذشت زمان ممکن است رسوبات دانه ریز نفوذ ناپذیر روی رسوبات دانه درست را بپوشاند که مانند پوش سنگی بای ماسه های زیرین عمل کرده نفتگیر به وجود می آورد. این نوع تله نفتی که بر اثر تفاوت در نوع رسوبات ایجاد می شود . نفتگیر های تغییر رخساره نامیده می شوند .

نفتگیر های ترکیبی یا مرکب combination Trap :

بالا آمدن و نفوذ طبقات و سنگهای خیلی عمیق به داخل تشکیلات جوان تر و سطحی تر موجبات تجمع حجمهای بزرگ و کوچک نفتی را فراهم می سازد .

نفتگیر گنبد نمکی :

لایه های نمک موجود در ژرفای زمین تحت هر فشاری دارای وزن مخصوص ثابت 2/2 است که از دیگر لایه های رسوبی وزن مخصوص کمتری دارند . از ویژگی های دیگر لایه های نمکی این است که زیر فشارهای زیاد حالت خمیری دارند . اگر لایه های نمک زیر زمینی دارای ضخامت کافی باشند و با توجه به دو ویژگی نامبرده و بنا بر نیروی گرانش زمین ، لایه های خمیری ، به نقاط کم فشار تر که در ژرفای کمتری قرار دارند ، حرکت می کنند و با شکافتن لایه های بالایی به سطح زمین راه می یابند . این ستونهای نمک دارای مقطع دایره ای هستند و به شکل گنبد از زمین بیرون می زنند و به همین دلیل به آنها گنبد نمکی می گویند . چون لایه های نمکی نفوذ ناپذیرند مانند پوش سنگ برای لایه های نفتی رفتار می کنند و پیرامون آن را نفتگیر های گوناگون در بر می گیرند . گنبدهای نمکی شکل ستونی دارند و راس هر ستون به قطر 5/2 تا 6 کیلومتر است . املاح شرکت کننده در گنبدهای نمکی به طور قابل توجهی از کلرورسدیم خالص و مقدار کمی سولفات کلسیم می باشد .

منابع :

زمین شناسی نفت : دکتر فریدون سحابی

مبانی مهندسی مخازن نفت و گاز : مینو نعمت اللهی

 

تهیه کننده : ابوذر حیاتی

 

+ نوشته شده در  یکشنبه هجدهم بهمن 1388ساعت 19:51  توسط شوراي تحريريه  |