مهاجرت نفت
شواهدی دایر بر انتقال نفت به محلی که در آن تجمع یافته وجود دارد. به عبارت دیگر نفت و گاز متمرکز در مخزن ، از سنگی دیگر منشا گرفته و به محلی مناسب جهت ذخیره مهاجرت می‌کند. از نظر مقایسه سنگ مخزن دارای فضاها و نافذ قابل ملاحظه و به هم مرتبط بود. ولی منافذ سنگ منشا بسیار ریز و یا قابل چشم پوشی می‌باشد. حرکت سیال ، از سنگ منشا به سمت لایه و معابر توسط و همچنین در درون مخزن ، مهاجرت نامیده شود. تداوم مهاجرت هیدروکربور سبب تجمع آن شده که در نهایت منجر به تشکیل مخزن نفت می شود.
علائم و شواهد مهاجرت هیدروکربورها
- مواد آلی موجود در منافذ مرتبط سنگهای سطحی زمین ، اکسید شده و فاسد می‌شود. بنابراین ، لازمه حفظ مواد نفتی در مخزن به دنبال افزایش عمق و ازدیاد دمای مخزن می‌باشد.
- بخش بسیار کوچکی از مواد ارگانیکی سنگهای منشا به نفت و گاز تبدیل می‌شود. مقدار نفت به صورت جازا بسیار ناچیز است. به همین دلیل تشکیل مخزن دارای ذخیره قابل ملاحظه هیدروکربور در سنگ منشا غیر ممکن به نظر می رسد.
- نفت و گاز بطور کلی همراه آب در منافذ سنگ مخزن تجمع مییابد. به همین دلیل ، وجود نفت و گاز در منافذ و شکستگیها همزمان با دفن شدگی مخزن در صورت گرفته است.
- نفت و گاز در بالاترین نقطه مخزن تجمع و تمرکز یافته که خود تاثیری بر حرکت نفت به سمت بالا و یا در جهات عرضی می‌باشد.
- نفت و گاز و آب بر اساس وزن مخصوص نسبت به یکدیگر در مخزن قرار می‌گیرد. نحوه قرار گرفتن گاز ، نفت و آب حاکی از حرکت آنها در داخل مخزن است.
مهاجرت نفت
مهاجرت اولیه نفت
منظور از مهاجرت اولیه ، مواد هیدر و کربنی که از سنگ منشا بصورت محلول در آب ، ملکول آزاد و جذب در مواد ارگانیکی یا غیر ارگانیکی و یا تلفیقی از آنها می‌باشد. هیدروکربورها ضمن انتقال اولیه بایستی از سنگ منشا ، آزاد شده تا بتوانند حرکت کنند. به هرحال ، جدایش مواد ارگانیکی قابل حل از سنگ منشا ، مکانیسم اصلی انتقال اولیه را بوجود می‌آورد. مقدار از این تولید در واحد حجم بسیار کم است. دما و فشار با ازدیاد عمق و دفن سنگها افزایش پیدا می‌کند.
این عمل سبب کاهش مقدار غلظت سنگهای قابل انعطاف شده و به نحوی که در نهایت منجر به خروج مقدار زیادی از مایع درون خلل سنگ می‌شود. سنگهای دانه ریز مانند رسها بیشترین فشار را متحمل می‌شود. مایع محتوی این سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همین دلیل افزایش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سیالات محسوب شود. مطالعه‌ای که بر قابلیت انحلال پذیری هیدروکربورها در آب سازند صورت گرفته حاکی از کاهش قابلیت انحلال قابلیت انحلال هیدروکربورها ضمن افزایش اندازه ملکولی آن می‌باشد. افزایش دما قابلیت حل هیدروکربور در آب را افزایش می‌دهد.قابلیت انحلال هیدروکربورهای سنگینتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراین هیدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدریج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. این رهایی در هر سنگی که دمایی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گیرد. نتیجه آزاد شدن هیدروکربور ، راه یابی آن به مسیر اصلی جریان است. آزاد سازی نفت ، ناشی در کاهش دما ، در هر حال ، تنها مقدار کمی نفت از سنگهای ضخیم لایه ، می‌تواند از آب عبور جدا شود.
مهاجرت ثانویه نفت
تمرکز مواد آلی و هیدروکربورها و یا واحد حجم سنگ بسیار محدود است و حرکت آن مواد نسبت به سنگ مخزن نیز به آهستگی صورت می‌گیرد. مولکولهای هیدروکربور آزاد شده و یا بخشهای کوچک نفتی در حال ورود به سنگ مخزن اصولا کوچکتر از معبر سنگ بود و استفاده از نیروی ارشمیدس ، نیروی موئین ، نیروی هیدرودینامیکی ، تراوایی موثر و در صد اشباع آب سنگ مخزن به بخش بالاتر مخزن انتقال پیدا می‌کند. حرکت صعودی هیدروکربور در مخزن منوط به جابجایی دیگر ملکولهای هیدروکربور بوده با این که بوسیله جریان آب صورت می‌گیرد.
ورود هیدروکربور به مخزن تداوم حرکت صعودی آن را تامین می‌کند. نفت و گاز شناور در آب با استفاده از نیروهای ارشمیدس و هیدرودینامیکی به سمت قله تاقدیس حرکت می‌کند. تمرکز نفت و گاز در قله تاقدیس مقاومت آن دو را در مقابل جریان افزایش می‌دهد. آب به ناچار در جهت شیب جریان به حرکت خود ادامه می‌دهد. حضور جریان قوی آب و وجود اختلاف فشار ، سبب کج شدگی سطح آب و نفت می‌شود. تداوم فشار هیدرودینامیکی ممکن است باعث جدایش مخازن از یکدیگر شده و تغییر کلی در تعادل مخزن را ایجاد کند. مخزن در شرایطی تشکیل می‌شود که نفت و گاز در جهت مخالف نیروی هیدرودینامیکی به طرف بالا حرکت کرده و در ناحیه رخساره‌ای ، نیروی هیدرودینامیکی و نیروی موئین بر نیروی ارشمیدس غلبه کند. بطور طبیعی در ناحیه تغییر رخساره‌ای مقدار تخلخل و تراوایی سنگ به سمت بالا کاهش یافته است.
نفت از منافذ ریز یا معابری که بر اثر صعود نفت خام از لابه‌لای رسوبات آغشته به آب ایجاد شده است به سمت بالا حرکت می‌کند. حرکت صعود کننده نفت تا زمانی که نیروی ارشمیدس نفت خام ، بر فشار موئین بین خلل برتر باشد تداوم پیدا می‌کند. نفت و گاز خارج شده از سنگ منشا ابتدا در مرز بین سنگ منشا و مخزن تجمع پیدا می‌کند. حرکت صعود کننده نفت خام و گاز به دنبال تجمع آنها و افزایش فشار جابجایی به صورت رشته‌های باریک به سمت بالای سنگ مخزن آغاز می‌شود. تجمع هیدروکربور در سنگ مخزن پس از رسیدن هیدروکربورهای رشته مانند به بخش فوقانی سنگ مخزن شروع می‌شود.
ویژگیهای زمین شناسی در مهاجرت و تمرکز هیدروکربورها
این ویژگیها با توجه به شناخت نواحی هیدروکربوردار به شرح زیر است:
1. آب اطراف مخزن نفت را فرا گرفته است. به همین دلیل مشکلات نفت به هیدرولوژی ، فشار سیال و حرکت آب بستگی دارد. حرکت آب به سمت ناحیه کم فشار بوده و مقدار حرکت به پتانسیل بالا و قدرت جریان در سازند آبدار بستگی دارد.
2. گاز و نفت هر دو نسبت به آب شناور بوده و همچنین نسبت به آب دارای وزن حجمی پایین‌تری می‌باشند. از آهکی تا سیلیس ، منشا رسوبی سنگ ، در صد تخلفل سنگ از 1 تا 40 در صد و به تراوایی از 1 تا چندین میلی‌داری بستگی دارد.
3. نفتگیرها ممکن است حاصل پدیده ساختمانی ، چینه‌ای و یا تلفیقی از هر دو باشد. در شرایطی که اختلاف پتانسیل سیال وجود داشته باشد. احتمال ایجاد معبر و تمرکز فراهم می‌آید.
4. اندازه و شکل میکروسکوپی خلل و پیچا پیچی معابر تراوا و خصوصیات سنگهای مخزن بطور کامل متغیر است. مهاجرت و تجمع در خلال معبر تراوا و محیط شیمیایی صورت می‌گیرد.
5. حداقل زمان تشکیل ، مهاجرت و تجمع نفت کمتر از 1 میلیون سال است.
6. مرز فوقانی یا سقف مخازن کم و بیش غیر قابل نفوذ است.
7. دمای مخازن نفت متغیر و از 50 تا 100 درجه سانتیگراد نوسان دارد.
8. فشار مخازن متفاوت بوده و مقدار آن برحسب تاریخچه زمین شناسی متغیر می‌باشد.
نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت
سطح تماس آب و نفت در بسیاری از مخازن کج شدگی داشته و مقدار کج شدگی از یک متر تا دو متر و یا بیشتر در کیلومتر می‌باشد. بطور استثنا کج شدگی سطح آب و نفت تا 250 متر در کیلومتر نیز مشاهده شده است. کج شدگی سبب جابجایی نفت و گاز از یک سوی مخزن به طرف دیگر آن می‌شود. این امر از نظر توسعه و استخراج چنین مخازنی حائز اهمیت می‌باشد. در شرایطی که جابجایی تجمع نفت بسیار شدید باشد ذخیره نفتی از موضع واقعی خود ، متد حرکت می‌کند. به نحوی که ممکن است ضمن صفر اولین چاه آثاری از وجود مخزن در محل دیده نشود.
نفت
نفت
نفت از باقی مانده حیوانات وگیاهانی که میلیونها سال قبل از محیط دریا (آب)،قبل از دایناسور ها زندگی می کردند ،تشکیل شده است .در طی سالها ،باقی مانده ها توسط لپه های گل پوشیده شده است .گرما وفشار این لپه ها به این باقی مانده ها کمک کرد تا به چیزی تبدیل شوند که ما امروزه نفت خام می دانیم .
نفت ها از کجا آمده است؟
نفت خام ،یک مایع زرد تا سیاه ،بودار می باشد ،معمولا در نواحی زیر زمینی که مخازن نامیده می شود ،یافت می شود .دانشمندان و مهندسان یک منطقه انتخاب شده تا مطالعه نمونه های سنگی زمین را مورد استخراج قرار می دهد .اندازه گیریها انجام می شود واگر مکان از لحاظ نفتی مکان موفقیت آمیزی باشد ،حفاری آغاز می شود .بالای چاه ساختاری که (گل)نامیده می شود ،برای جا دادن وسایل ولوله ها ی مورد استفاده در چاه ساخته می شود .زمانی که حفاری تمام می شود ،چاه حفر شده یک جریان ثابتی از نفت را به سطح زمین خواهد آورد .
پنج کشور بزرگ تولید کننده نفت خام:
• عربستان صعودی
• روسیه
• آمریکا
• ایران
• چین
نفتگیر یا تله نفتی ، به محل تجمع نفت و گاز گفته می‌شود. به عبارت دیگر به ناحیه‌ای که از حرکت صعودی نفت و گاز جلوگیری کرده و سبب تجمع نفت گاز شود تله نفتی گفته می‌شود. سنگ مخزن مناسب ، منافذ به هم مرتبط ، وجود نفت و گاز و عامل بازدانده حرکت صدور کننده نفت و گاز یا پوش سنگ از جمله عوامل اصلی تشکیل دهنده نفت گیری باشد.
قسمتهای عمده یک نفتگیر :
قله
قله به بلندترین نقطه نفتگیر اطلاق می‌شود.
نقطه ریزش
نقطه ریزش به پایین ترین نقطه‌ای که نفت در نفتگیر تجمع یابد گفته می‌شود. نقطه ریزش بر سطح ریزش که سطحی افقی است قرار دارد. بستگی به ساختمان نفتگیر به فاصله قائم بین قله و نقطه ریزش نفتگیر گفته می‌شود.
مخزن
مخزن ممکن است تا نقطه ریزش از نفت و گاز پر شده باشد و یا این که در نقطه‌ای بالاتر از آن حاوی نفت و گاز شود شیب ساختمانی مخزن ممکن است تحت تاثیر شیب ناحیه‌ای قرار داشته و به همین دلیل با بستگی ساختمان مخزن یکسان نباشد.
پی نفتگیر
کلمه پی به بخش نفت ده نفتگیر اطلاق می‌شود. ضخامت کل مخزن مشتمل بر فاصله بین بلندترین نقطه مخزن تا سطح تماس آب و نفت می‌باشد. این ضخامت ممکن است تنها 1 الی 2 متر را در برگرفته و یا این که به صدها متر نیز برسد. ضخامت خالص مخزن به مجموعه لایه های نفت ده و مفید مخزن گفته می شود. مخزن ممکن است حاوی نفت، گاز یاغ هر دوی آنها باشد. سطح تماس آب و نفت به پایینترین سطخ نفت قابل تولید در نفتگیر گفته می‌شود. سطح تماس گاز و آب و سطح تماس گاز و نفت نیز به پایینترین سطحی که گاز قابل تولید در مخزن وجود داشته باشد، گفته می‌شود. تعیین عمق این سطوح قبل از تولید ضروری است. گاز به علت سبکتر بودن به بخش بالای مخزن انتقال یافته و نفت در زیر گاز تجمع مییابد.
حضور گاز یا نفت بطور منفرد در مخزن به وضعیت فشار ، دما ، درجه بلوغ سنگهای منشا ، تداوم ورود گاز و نفت و ظرفیت مخزن بستگی دارد. مرز بین گاز ، نفت و آب ممکن است تدریجی و یا شاخص باشد. مخازنی که دارای مرز شاخص آب ، نفت یا گاز می‌باشد. از تراوایی خوبی برخوردار می‌باشند. مخازنی که دارای مرز تدریجی آب ، نفت و یا گاز بوده تراوایی کمتری را داشته و فشار موئین بالاتری را در بر می‌گیرد. آب زیرین به آب مستقر در بخش تحتانی محدوده هیدروکربوردار اطلاق می‌شود. آب مجاور نیز به آب کناری مخزن گفته می‌شود.پوش سنگ
از آنجایی که نفت و گاز سبکتر از آب بوده و مخازن نیز در بسیاری مواقع تحت تاثیر شیب ناحیه‌ای قرار دارد، لذا نفت و گاز چه بصورت عرضی و چه در جهت قائم همراه آب و در خلال آب و سنگ عبور می‌کند، تا به یک ناحیه کمتر تراوا برخورد کرده و از حرکت بازایستد. لایه غیر تراوا که سبب توقف نفت می‌شود را پوش سنگ می‌گویند.
پوش سنگ ممکن است محدب باشد. همین امر از فرار نفت و گاز جلوگیری می‌کند. حرکت بالا رونده نفت ممکن است تحت تاثیر اختلاف پتانسیل سیال به فرض حرکت پائین رونده آب قرار گرفته و در نتیجه متوقف شود. این عامل بازدارنده و تجمع نفت را به اصطلاح سد محلولی گویند. افزایش شیب پتانسیل محلول در نواحی که خلل بسیار ریز شده ، تراوایی کاهش یابد و یا سازند نازک شود کاملا محسوس می باشد.تعیین شکل و وضعیت مخزن
زمین شناسی نفت موظف است موارد فوق را تلفیق کرده و وضعیت مخزن را مشخص کند. اطلاعات وی به ترتیب ناشی از داده‌های ژئوفیزیکی ، حفاری ، فشار محلول ، رحنمونها ، نقشه برداری سطحی ، مغزها و نقشه‌های زیرزمینی بوده و در این مرحله شکل و وضعیت مخزن مشخص می‌شود. تعیین خلل و تراوایی نیاز به داشتن اطلاعات وسیعتر و دقیقتر از مخزن بوده و با استفاده از داده‌های حفاری ، نمونه‌های ژئوفیزیکی ، خرده‌های ناشی از حفاری ، مترها ، نقشه‌های مقاطع عرضی و طولی مخزن ، نحوه گسترش سنگها ، ارتباط آنها ، حضور دگرشیبی‌ها و غیره میسر می‌شود.
طبقه بندی نفتگیرها
مواد نفتی به طرق مختلفی در نفتگیر تجمع مییابد. عمده ترین نفتگیرها عبارتند از:
- نفتگیرهای ساختمانی :این نفتگیرها حاصل فرایندها تکتونیکی و تغییر شکل سنگ مخزن می‌باشند.
- نفتگیرهای چین خورده
- نفتگیرهای کسکی
- نفتگیرهای دیاپیری : این نفتگیرها حاصل جریان یافتن لایه ناشی از اختلاف وزن مخصوص آنها می‌باشد.
- دیاپیرهای نمکی
- دیاپیری گلی
- نفتگیر چینه‌ای : این نفتگیرها ناشی از تغییر در تدوم سنگ شناسی و یا حاصل محیط رسوبی و یا تغییرات ثانویه است.
- نفتگیرهای هیدرودینامیکی : این نفتگیر حاصل جریان یافتن آب می‌باشد.
- نفتگیرهای مرکب : حاصل تلفیق دو یا بیشتر فرایندهای فوق می‌باشند.
نفتگیرهای برون پوش سنگ
