بازسازي تاريخچه تدفين رسوبات، مدل‌سازي حرارتي و مقايسه نتايج نرم افزارها در حوضه رسوبي زاگرس

ورد 300 ص

چکیده

حوضه رسوبی زاگرس یکی ازنفت خیزترین مناطق جهان است که 12% کل مخازن نفت جهان درآن واقع شده است. ناحیه فروافتادگی دزفول دراین حوضه قراردارد که اکثرمیدان های نفت وگازایران درآن قراردارد. امروزه بررسی میزان بلوغ سنگ های منشاء نقش مهمی دراکتشاف وتوسعه میدان های نفت وگازدارد.میزان بلوغ سنگ منشاء به دما،زمان وتاریخچه تدفین رسوبات وابسته است. یکی ازروش های پیشرفته به منظورسنجش میزان بلوغ سنگ های منشاء استفاده ازمدل سازی حرارتی( ژئوشیمیایی)می باشد.دراین پایان نامه به منظوربررسی میزان بلوغ سنگ های منشاء هیدروکربنی دراین ناحیه،5 چاه نفتی به نام های
آغاجاری - 140، بینک - 4، گچساران - 83، منصوری - 6 وپارسی - 35 انتخاب گردید وبدین منظورازسه نرم افزاربه نام های (Pars Basin Modeler(PBM، Winburyو Genexبرای بازسازی تاریخچه تدفین رسوبات ومدل سازی حرارتی استفاده گردید. با توجه به مدل سازی انجام شده دراین منطقه،سازند های کژدمی،گدوان،پابده وگورپی سنگ های منشاء دراین چاه ها می باشند. سازند های کژدمی وگدوان دراین 5 چاه وارد پنجره نفت زایی شده اند ودرصورت دارا بودن Toc مناسب،سنگ های منشاء مولد نفت هستند.سازندهای گورپی وپابده( به غیرازچاه گچساران - 83) وارد پنجره نفت زایی شده اند ولی ازآنجا که بلوغ کمی دارند وازلحاظ ماده آلی نیزغنی نیستند،توان هیدروکربن زایی کمی دارند.

میزان بلوغ به دست آمده ازنرم افزارها برای سنگ های منشاء یکسان است ولی زمان وعمق ورود به پنجره نفت وگاززایی درنرم افزارها متفاوت است که میتوان به دلایل ذیل اشاره نمود:

1) نحوه محاسبات انجام شده توسط نرم افزارها

2) نوع لیتولوژی به کاررفته درنرم افزارWinbury

3) به کاررفتن معادله ها وفرمول های مختلف درنرم افزارها

4) استفاده ازمعادله فشردگی متفاوت درنرم افزارGenex نسبت به نرم افزارPars Basin Modeler

5) متفاوت بودن نحوه ورود داده های چینه ای درنرم افزارWinbury

6) تفاوت عمق به دلیل میزان فرسایش ودرنتیجه تغییرعمق سازند ها

7) نحوه انطباق خط رگرسیون مدل سازی با داده های %Ro درسه نرم افزار

با استناد به گزارش های زمین شناسی وژئوشیمیایی(Bordenave & Burwood,1990, 2003) ، محاسبه TTI دستی وتطبیق آن با مدل به دست آمده ازنرم افزارPBM ، استفاده ازآخرین پیشرفت ها ی نرم افزارهای مدل سازی درطراحی نرم افزارPBM واطلاع از نحوه محاسبات ونتایج حاصله دراین نرم افزار ، نرم افزارPars Basin Modeler بهترین مدل رانسبت به دونرم افزار دیگردراین مطالعه ارائه داده است.

مقدمه

1)کاربرد ژئوشيمي آلي در اکتشاف منابع هيدروکربوري

علم ژئوشيمي آلي يکي از علوم مهم در اکتشاف منابع هيدروکربوري است. منشاء اين علم به اواخر قرن 19 و اوايل قرن 20 برمي‌گردد. يک اجماع عمومي وجود دارد که ژئوشيمي آلي به عنوان يک زمينه علمي در دهه 1930 با اولين مطالعه مدرن ژئوشيمي مولکول‌هاي آلي به وسيله آلفرد تريبز(Teriebs) شروع شد. وي توانست با کشف ماده پورفیرین در نفت خام و مقايسه آن با کلروفيل امکان اشتقاق نفت خام از کلروفيل گياهان را ثابت کند. در سال‌هاي بعد، زمين‌شناسان و ژئوشيمیست‌ها درباره محتواي مواد آلي رسوبات در بستر درياهاي کنوني و در رسوبات قديمي تحقيقات وسيعي را شروع کردند و با مقايسه اين نتايج با ترکيبات شيميايي بافت گياهان و جانوران از يک سو و ترکيبات شيميايي نفت خام از سوي ديگر توانستند ثابت کنند که نفت و گاز منشاء آلي دارند.

به پاس خدمات ارزنده آلفرد تريبز (Teriebs)، وي به عنوان پدر علم ژئوشيمي آلي معرفي شد.

به طور کلي ژئوشيمي آلي کاربرد اصول شيمي براي مطالعه منشاء، مهاجرت، تجمع و دگرساني نفت در زير زمين و کاربرد اين دانش در اکتشاف نفت و گاز است.

2- دو نظريه درباره ژئوشيمي آلي وجود دارد : نظريه قديم که بيان مي‌کند تعيين پتانسيل واقعي نفت فقط از طريق اطلاعات پايه‌اي زمين‌شناسي شامل تاريخچه حوضه‌ رسوبي همراه با اطلاعات ژئوشيمي ماده آلي به ويژه کروژن ميسر است (1974) Hichon. و نظريه جديد که بيان مي‌کند وظيفه اصلي ژئوشيمي نفت، قبل از هرگونه حفاري، پيش‌بيني مقدار حجمي و ترکيب هيدروکربور موجود در يک نمود اکتشافي است (1988)Mackenize and auighe يکي از کاربردهاي ژئوشيمي آلي در اکتشاف نفت، کاهش ریسک و هزينه‌هاي اکتشافي است تا در هر اقدام اکتشافي «توجيه اقتصادي» وجود داشته باشد. براي مثال در طي 5 سال، بين سال‌هاي 1969 تا 1973 در امريکا 25562 حلقه چاه اکتشافي حفر گرديد که فقط حفر 572 چاه منجر به شناسايي ميادين جديد گرديد.

از ديگر کاربردهاي ژئوشيمي آلي در اکتشاف منابع هيدروکربوري مي‌توان به موارد ذيل اشاره نمود :

1) با انجام مطالعات بر روي آن دسته از سنگ‌هاي رسوبي که از پتانسيل سنگ منشاء بالايي برخوردار هستند مي‌توان مشخص کرد که آیا سازند مورد نظر به توليد نفت و گاز رسيده است يا خير؟

2) در صورت مثبت بودن جواب، ميزان نفت و گاز توليد شده چه ميزان است؟ آيا اين مقدار اقتصادي و مقرون به صرفه است يا خير؟ و آيا مقدار محاسبه شده با محاسبات مهندسي نفت و زمين‌شناسي مطابقت دارد يا خير؟

3) سنگ منشاء نفت در چه محيطي تشکيل شده است (دريايي، درياچه‌اي، دلتايي و يا خشکی)؟ آيا مي‌توان پيدايش چنين محيط‌هايي را پيش بيني نمود؟ در تشخيص محيط رسوبي سنگ منشاء، بيومارکرها (فسيل‌هاي ژئوشيميايي) مفيد هستند.

4) چه نوع کروژني تبديل به نفت و يا گاز مي‌شود؟

5) باتوجه به ويژگي‌هاي مواد آلي موجود در سنگ منشاء با ترکيبات آلي و نفت و يا گاز همان ناحيه‌ مي‌توان نفت يک مخزن را با نفت مخزن در يک ناحيه ديگر انطباق داد دو مشخص کرد که آيا سنگ منشاء اين دو مخزن يکي بوده است يا خير؟ اين تطابق‌ها را در ژئوشيمي آلي، «تطابق با نفت» و يا «تطابق سنگ منشاء با نفت» مي نامند. براي تطابق از بيومارکرها و همچنين ايزوتوپ کربن استفاده مي‌شود ولي در مورد گازها، هميشه بايد از «روش‌ ايزوتوپ کربن» استفاده کرد.

6) چه عواملي بر روي وزن مخصوص و ترکيب نفت تاثير مي‌گذارند؟

7) تشکيل هيدروکربور درچه شرايط گرمايي صورت مي‌گيرد؟ آيا مي‌توان پيش‌بيني کرد که در چه زمان و در کجا هيدروکربن توليد شده است؟

8) ژئوشيمي آلي مي‌تواند دگرگوني يا آنومالي‌‌هاي ساختاري زمين‌شناسي از قبيل گسل‌ها، دگرشيبي‌ها، ناهمگني‌ لايه‌ها و حتي نفوذ توده‌هاي مذاب و آتشفشاني را نشان دهد.

9) کاربرد ديگري که ژئوشيمي آلي دارد، مطالعه و بررسي مخازن کشف شده است که از آنها نفت و گاز استخراج مي‌شود. نفت درون مخزن ممکن است مورد «تخريب ميکروبي»، «آبشويي» و «اکسيداسيون» قرار گيرد.

بنابراين ژئوشيمي آلي مي‌تواند عوامل تخريب کننده فوق‌الذکر را تشخيص داده و در مورد روند کاهش اثرات تخريب، نظر دهد.

10) تشخيص «ماهيت يا کيفيت سنگ منشاء» (کيفيت کروژن‌ سنگ‌ منشاء).

کروژن طي 3 مرحله، نابالغ، بالغ و فوق‌بالغ تحول مي‌يابد که بستگي به دما و عمق سنگ منشاء درزيرزمين دارد بنابراين يک کروژن مي‌تواند از حالت بالقوه به حالت بالفعل تحول يابد تا توانايي توليد نفت و يا گاز را داشته باشد.

11) تشخيص يا پيش‌بيني نوع هيدرو کربن باتوجه به نوع کروژن و محيط‌ رسوبي.

12) تعيين درجه بلوغ سنگ منشاء و همچنين تعيين شیب زمين گرمايي ناحيه مورد نظر.

13) در کدام دوره‌هاي زمين شناسي، چه سازند و يا لايه‌اي به سنگ منشاء تبديل شده است؟ دما و عمق در آن زمان چگونه بوده است؟ و روند وقايع سنگ منشاء از تشکيل تا عهد حاضر چگونه بوده است و اين که آيا اين سنگ منشاء به حالت «بالفعل» رسيده است و توانايي توليد نفت و يا گاز را دارد يا خير؟

14) آيا هنگام توليد و مهاجرت هيدروکربن ساختمان مناسب جهت حفظ و نگهداري نفت مهيا بوده است يا خير؟

براي تجمع اقتصادي نفت در زير زمين وجود عوامل ذيل ضروري است:

الف) تشکيل سنگ منشاء با پتانسيل بالا

ب) رسيدن به درجه بلوغ با افزايش دما و عمق

پ) وجود سنگ مخزن در بالاي سنگ منشاء

ت) وجود پوشش سنگ

ث) ايجاد تله نفتي يا گازي به وسيله عوامل زمين‌شناسي

ج) امکان مهاجرت نفت و گاز از سنگ منشاء به سنگ مخزن (مهاجرت اوليه) و از سنگ مخزن به تله نفتي (مهاجرت ثانويه)

سوالات مطرح شده در بالا به وسيله علم ژئوشيمي آلي پاسخ داده مي‌شود و اين حاکي از نقش مهم و انکارناپذير ژئوشيمي آلي در اکتشاف منابع هيدروکربوري و بهبود اهداف اکتشافي در حوضه‌هاي رسوبي است.