اشاره:
آن‌چه كه در پي مي‌آيد، ويرايش نخست مقاله‌ي « آشنايي با مباني اكتشاف نفت» از مجموعه‌ي متون آموزشي مفاهيم مهندسي نفت، ويژه‌ي خبرنگاران سياستي و سياست‌پژوهان بخش بالادستي نفت و اقتصاد انرژي است كه در سرويس مسائل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران، تدوين شده است.
در بخش بالا‌دستي نفت اولين مرحله براي دست‌يابي به نفت و بهره‌برداري از آن، اكتشاف مخازن نفتي است. ابتدا با توجه به مطالعات سطحي و صحرايي محيط، مجموعه‌اي از اطلاعات اوليه بدست مي‌آيد و اولويت‌هاي اكتشاف براي استفاده از روش‌هاي ديگر مشخص مي‌شود؛ اين روش‌ها شامل:
1- روش‌هاي سطحي
2- ثقل سنجي و ميدان‌هاي الكترومغناطيسي
3- لرزه‌نگاري
4-ژئوشيمي آلي 
5- چاه‌هاي اكتشافي

روش‌هاي سطحي:
گاه مطالعه برخي از نشانه‌ها در سطح زمين مي‌تواند راهنماي ما براي كشف مخازن احتمالي باشد. بخشي از لايه‌هايي كه هزاران متر زير زمين ‌هستند، ممكن است در اثر عوامل مختلفي به سطح زمين رسيده باشد و ما آن بخش از لايه را كه برونزد(outcrop) آن ناميده مي‌شود، مشاهده كنيم.
مي‌توان برخي مطالعات در مورد آن لايه را از طريق نمونه گيري از برونزد آن انجام داد. گاه نفت موجود در زير زمين، در اثر عوامل مختلفي به طور طبيعي و بدون حفاري به سطح زمين راه مي‌يابد وچشمه‌هاي نفتي (oil spring) ايجاد مي‌كند. اين نفت مي‌تواند از سنگ مخزن به سطح زمين راه يافته باشد يا آن كه در مسير حركت نفت از سنگ منشأ به سنگ مخزن و به دليل نبود پوش سنگ به سطح زمين آمده باشد. در منطقه‌ي مسجد سليمان ايران نمونه‌هاي متعددي از چشمه‌هاي نفتي وجود دارد. ابتدايي‌ترين كار در اكتشاف مخازن نفت اين است كه با مطالعه برونزدها (outcrops) و نشانه‌هاي سطحي، اطلاعاتي در مورد سازندهاي نفت بدست آورد و يا با مطالعه ساختارهاي زيرزميني كه آثار آن‌ها در روي زمين قابل مشاهده و بررسي است، تا حدودي به وجود تله‌هاي نفتي پي‌برد و همچنين اگر در سطح، چشمه‌هاي نفتي (oil spring) وجود داشت، با مطالعه آن ها به سنگ منشأ(source rock) آن پي‌برد و از اين طريق مخازن احتمالي را شناسايي كرد.

2- روش‌هاي ثقل سنجي و مغناطيسي سنجي:
اين 2 روش براي شناسايي مخازن نفتي اي كه ساختارهاي مشخص و معيني (مثل طاقديس) در اعماق كم دارند به كار مي‌روند. البته با روش مغناطيس سنجي تلوريك (telluric) مي‌توان مخازن تا حدي عميق را نيز شناسايي كرد. در روش ثقل سنجي اساس كار اين گونه است كه تغيير شتاب جاذبه ثقل در نقاط مختلف را مي‌توان به تغيير ماهيت سنگ يا تغيير ساختار، مخصوصا ساختارهاي طاقديس نسبت داد.
توضيح اين كه شتاب جاذبه‌ي زمين در قسمت‌هاي مختلف زمين، با توجه به تغيير ساختار‌هاي زمين شناسي و همچنين تغيير ماهيت لايه‌هاي موجود در آن بخش از زمين، تغيير مي‌كند. هر اندازه كه لايه‌ها داراي چگالي بيشتري باشند، يا آن كه لايه‌هاي چگال‌تر در فاصله‌ي كمتري از سطح زمين قرار داشته باشند، نيروي جاذبه‌ي بيشتري ايجاد مي‌كنند؛ به دليل آن كه لايه‌هايي كه در عمق بيشتري قرار دارند در طاقديس‌ها فاصله‌هاي آن ها از سطح زمين كمتر مي شود و تفاوتي را در شتاب ثقل نسبت به نقاط اطراف ايجاد مي‌كند. اين نشانه مي‌تواند عامل شناسايي طاقديس‌ها باشد.
اساس كار روش مغناطيس سنجي تلوريك براين است كه ميدان مغناطيسي طبيعي زمين را مي‌سنجد، اما اگر سنگي وجود داشته باشد كه خود ميدان مغناطيسي اضافي ايجاد كند، با استفاده از دستگاه‌هاي مغناطيس سنج شناسايي مي شود. از آ‌ن‌جايي كه برخي از سنگ‌هاي رسوبي خود مغناطيسه هستند و ميدان مغناطيس اضافي ايجاد مي‌كنند، به كمك اين دستگاه مي‌توان ضخامت اين لايه‌ها را تا حدودي مشخص كرد. بايد توجه داشت كه جنس سنگ مخزن و منشا از سنگ‌هاي رسوبي است.

3- مطالعه لرزه‌نگاري: (seismic)
در روش لرزه‌نگاري امواج لرزه‌اي در اثر انفجار به صورت موج‌هاي مكانيكي در لايه‌هاي درون زمين منتشر مي‌شوند؛ براي اين‌كه بازتاب اين امواج از لايه‌هاي مختلف، دريافت شود، گيرنده‌هايي (Geophone) بر روي زمين تعبيه شده‌اند كه بازگشت اين امواج را ثبت مي‌كنند. منابعي كه براي ايجاد اين لرزه‌ها بكار مي‌رود مي‌تواندچاله‌هايي كه از مواد منفجره پر شده است، يا دستگاه vibrosize باشد؛ اين دستگاه كاميوني است كه يك صفحه در زير خود دارد. به هنگام ايجاد لرزه اين صفحه روي زمين قرار مي‌گيرد و وزن كاميون بر روي صفحه مي‌افتد و با لرزه‌هايي كه اين صفحه ايجاد مي‌كند امواجي پديد مي‌آيد.
لرزه‌ نگاري در ابعاد مختلف مانند :2 بعدي (2-Dimensional) يعني شبكه برداشت را به گونه‌اي مي‌چينيم كه داده ها را تنها در مختصات صفحه‌اي برداشت كنيم وبا استفاده از دستگاه‌هاي پيشرفته‌تر و تحليل‌هاي پيچيده‌تر راستاي ديگري نيز به آن اضافه مي‌شود كه به آن روش 3 بعدي (3- Dimensional) گفته مي‌شود و هر نقطه درون زمين با سه پارامتر مختصاتي قابل تشخيص است و حتي به روش 4 بعدي ( 4- Dimensional) كه بعد زمان را نيز در داده‌ها مكاني لحاظ مي‌كنند. اطلاعاتي كه اين روش در اختيار قرار مي‌دهد بسيار دقيق‌تر است در واقع هر چه ابعاد لرزه‌نگاري افزوده شود تله‌هاي نفتي بيشتري با دقت بالاتري قابل شناسايي هستند به عنوان نمونه تله‌هاي غير ساختماني كه در مقاله مباني شناخت مخزن توضيح داده شدند را نمي توان با لرزه نگاري 2 بعدي تشخيص داد و شناسايي آن ها حتما نياز به روش 3 و يا 4 بعدي است. امروزه با توجه به افزايش روزافزون قيمت نفت و كاهش نفت تله‌هاي نفتي ساختاري ، توجه كشورها به اكتشاف اين گونه تله‌هاي نفتي(غير ساختماني) هر روز بيشتر مي‌شود.
اساس كار اين‌گونه است كه با توجه به اين‌كه سازندهاي مختلف قابليت‌هاي مختلفي براي عبور موج از درون خود دارند، سرعت امواج درون اين لايه‌ها با هم متفاوت است؛ و به اين وسيله مي‌توان سطوح بين لايه‌اي را تشخيص داد البته به اين شرط كه اين لايه‌ها داراي چگالي و سرعت متفاوتي باشند اين تفاوت اساس شناسايي لايه‌ها و سازندهاي مختلف است.

 تطبيق اطلاعات لرزه نگاري با اطلاعات عمليات چاه‌نگاري:
در روش لرزه نگاري، گيرنده‌ها بر روي سطح زمين قرار دارند، جابجايي آن‌ها به صورت افقي است؛ گستره‌ي اخذ اطلاعات به صورت افقي جابجا مي‌شود و در نقاط مختلف در سطح افقي زمين، اطلاعات به دست آمده از لايه‌هاي مختلف زمين دريافت مي‌ شود. اما در روش چاه پيمايي كه در مقاله‌ي جداگانه‌اي به آن خواهيم پرداخت دستگاه به درون چاه فرستاده مي‌شود و جابجايي گيرنده‌ها در راستاي عمودي انجام مي‌شود. تطبيق اطلاعات اين دو روش مي‌تواند تا حدود زيادي، خطاها را برطرف كند.

 4- ژئوشيمي آلي (organic Geochemistry)
امروزه از روش‌ ژئوشيمي آلي (organic Geochemistry) براي اكتشافات مخازن و سنگ منشا و تحليل اين سنگ‌ها استفاده مي‌شود. در اين زمينه ظرفيت بالايي براي توسعه‌ي فعاليت‌ها وجود دارد كه در مقاله آشنايي با مباني ژئوشيمي آلي نفت و گاز به تفصيل درباره‌ي آن سخن خواهيم گفت.

5- چاه‌هاي اكتشافي:
هيچ يك از روش‌هاي گفته شده نمي‌تواند به طور قطعي وجود نفت را تأييد كند. در واقع روش‌هاي پيشين تنها مي‌توانند به تشخيص سازند‌هايي كه احتمال وجود نفت يا گاز در آن‌ها مي‌رود كمك كنند. تنها راه حل براي شناسايي مخزن و اثبات وجود سيال در درون آن‌ها، حفر چاه‌هاي اكتشافي است. روش‌هاي پيش گفته اطلاعات اوليه را براي حفر اولين چاه در اختيار متخصصين اكتشاف قرار مي‌دهند؛ اين متخصصين براي دست‌يابي به دقت بيشتر در اطلاعات خود بايد چاه‌هاي اكتشافي را در مخزن حفر كنند.
اطلاعات حاصل از چاه‌هاي اكتشافي به متخصصين اكتشاف كمك مي‌كند كه سازند مخزن نفتي و سازندهاي بالاي آن را به خوبي شناسايي كنند و خطاهاي خود را در روش‌هاي قبل اصلاح كنند.
از يك چاه اكتشافي، اطلاعات زير به دست مي‌آيد:
1.4- ترتيب قرار گرفتن سازند‌هاي مختلف در عمق زمين
2.4- عمق واقعي مخزن در زير زمين
3.4- ضخامت مخزن
4.4- خصوصيات سنگ و سيال‌هاي درون مخزن(گاز، نفت و آب) كه با نمونه برداري از سنگ و سيال و انجام آزمايش‌هاي مربوطه مطالعه مي‌شود.
5.4- مرز لايه‌ها‌ي زمين شناختي، جنس و شيب هر لايه، برخي از ويژگي‌هاي سنگ مخزن از جمله ميزان تخلخل و درجه‌ي اشباع آن از سيال‌هاي مختلف و دماي مخزن با انجام عمليات چاه پيمايي(Well Logging)شناسايي مي‌شود.

به اولين چاهي كه در مخزن حفر مي‌شود (wild cat) گويند كنايه از اين كه اين چاه بسيار خطرناك و ناشناخته است؛ چرا كه قبل از حفر چاه امكان پيش بيني رفتار مخزن وجود ندارد. مخزن براي ما ماهيتي ناشناخته دارد. در واقع مخزن نفت همچون موجود زنده‌اي است كه تا با آن روبرو نشويم نمي‌توانيم رفتار آن را در برابر عوامل مختلف پيش‌بيني كنيم. بنابراين در چاه‌هاي اكتشافي بايد با رعايت سطح ايمني بالايي، حفاري انجام شود تا خطرات ناشي از رفتار‌هاي ناشناخته‌ي مخزن، از جمله آتش سوزي و فوران ناگهاني چاه كه ممكن است با قدرت زيادي منجر به پرتاب دكل و تأسيسات سرچاه ‌شود، به حداقل برسد.

تطبيق كليه‌ي اطلاعات اكتشافي و مدل سازي مخزن

پس از دست يابي به اطلاعات كافي به دنبال حفر اولين چاه در درون مخزن، مجموعه‌ي اطلاعات به دست آمده در روش‌هاي مختلف اكتشافي، به وسيله‌ي متخصصين مطالعات مخزن مورد بررسي قرار گرفته و يك مدل از مخزن طراحي مي‌شود. با استفاده از اين مدل برنامه‌ي توسعه آن و بهترين نقاط براي حفر چاه‌هاي جديد به منظور بهره‌برداري از مخزن تعيين مي‌شود و مي‌توان چاه‌هايي را كه براي توسعه و برداشت از مخزن استفاده مي‌شوند، حفر كرد. چاه‌ها بايد در نقاطي حفر شوند كه بهترين بهره‌برداري از مخزن حاصل شود. شناسايي محل مناسب براي انجام حفاري‌هاي بعدي نيز نياز به مطالعات دقيق مخزن و روش‌هاي آماري دقيق دارد كه در فرايند مدل سازي مخزن مورد پردازش قرار مي‌گيرند.

تدوين: مهندس محسن اطمينان
دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي نفت دانشكده‌ي فني دانشگاه تهران
خبرنگار مهندسي نفت سرويس مسائل راهبردي ايران

انتهاي پيام