ژئوفیزیک و کاربرد آن در اکتشاف منابع هیدروکربوری

روش های ژئوفیزیکی در اکتشاف ذخایر هیدروکربوری
تکنیک‌های ژئوفیزیکی بخصوص لزره‌نگاری، امروزه به عنوان مؤثرترین روش ها برای درک زمین‌شناسی و بررسی تغییرات خواص فیزیکی سنگها مانند شکستگی،‌ تراوایی،‌ اشباع از سیال و غیره که در مشخص‌نمودن خواص مخازن هیدروکربوری بکار می‌روند، شناخته شده اند.

از آنجا که در مقوله ژئوفیزیک, علوم متعددی کاربرد یافته‌اند، آشنایی با این موضوع گام مؤثری برای درک کاربرد علوم در شناسایی خواص فیزیکی زمین است.

ژئوفیزیک به طور کلی شامل مطالعه زمین توسط اندازه‌گیری خصوصیات فیزیکی سنگها با استفاده از وسایل مناسب و با بکارگیری تکنیک‌های بخصوص در سطح زمین می‌باشد. وجود هرگونه ناهنجاری اندازه‌گیری شده در خواص زمین مانند میدان جاذبه، میدان مغناطیسی، چگالی، سرعت سیر امواج، مقاومت ویژه الکتریکی و غیره, بیانگر تفاوت ویژگیهای فیزیکی مرتبط با خصوصیات زمین‌شناسی می‌باشد. اندازه‌گیری خصوصیات فوق در سطح زمین و مربوط‌نمودن آن به تغییرات موجود در عمق زمین سبب بدست‌آوردن تصویر مطلوبی از تغییرات خواص زمین‌شناسی است؛ این موضوع, بحث علم ژئوفیزیک است.

 

امروزه علم ژئوفیزیک علاوه بر کاربرد در اکتشاف ذخایر زیرزمینی (شامل نفت و گاز، ذخایر آب زیرزمینی و کانی‌های اقتصادی)، برای مقاصد مهندسی سازه‌های عظیم مانند سدسازی و پل‌سازی توسعه فراوانی یافته است.

در حیطه علوم نیز ژئوفیزیک راهگشای اثبات نظریه‌های متعددی شده است که در امور هوانوردی و دریانوردی، مطالعات تکتونیک، نقشه‌برداری و بسیاری علوم دیگر کاربردهای حیاتی دارند.

کاربرد ژئوفیزیک در اکتشاف ذخایر نفت و گاز از دهه 1920 آغاز شد. از آغاز دهه 1940 ژئوفیزیک جایگزین روشهای معمول زمین‌شناسی در اکتشاف منابع هیدروکربوری گردید. ظهور کامپیوتر در حیطه علوم زمین، دگرگونی شگرفی از کاربرد ژئوفیزیک عملی در اکتشاف مخازن هیدروکربوری ایجاد که تاکنون همواره در مسیر پیشرفت قرار داشته است.

امروزه با استفاده از روش انعکاس لزره‌ای و اعمال مراحل پیچیده ریاضی توسط کامپیوتر، می‌توان یک مقطع زمین‌شناسی دقیق از طبقات سنگهای داخل زمین تا اعماق نسبتاً زیاد (بیش از 7 کیلومتر) تهیه نمود و خصوصیات متعدد ساختمانی و "استراتیگرافی" سنگهای زیر سطح زمین را شناخت و به وجود یا عدم وجود تله‌های نفت و گاز در آن پی برد و درصورت لزوم، محل دقیق حفاریها را برای دسترسی به این منابع به طور بهینه تعیین نمود.

در زیر به اختصار به معرفی و توضیح روشهای متداول ژئوفیزیکی که در اکتشاف نفت و گاز کاربرد دارند، می‌پردازیم. لازم به توضیح است که هر سه روش بیان‌شده در صنعت نفت کشورمان مورد استفاده هستند:
1- مغناطیس¬سنجی
پی‌جویی مغناطیسی از قدیمی‌ترین روشهای ژئوفیزیکی اکتشافی است که سالهاست در پی‌جویی نفت و گاز، کانیهای اقتصادی و حتی برای مقاصد باستان‌شناسی مورد استفاده قرار گرفته است.


امروزه روش مغناطیس¬سنجی مقدم بر سایر روشهای ژئوفیزیکی در اکتشاف منابع نفت و گاز اعمال می‌گردد تا اطلاعات مفیدی در مورد وسعت و ضخامت حوضه رسوبی تحت کاوش فراهم نماید. این اطلاعات برای مناطقی که قبلاً کارهای اکتشافی در آن صورت نگرفته (مانند مناطق فلات قاره)، از اهمیت زیادی برخودار است. همچنین این روش در شناسایی منابع مغناطیسی در بین لایه‌های رسوبی و تشخیص توده‌های "ولکانیک" و "ساب‌ولکانیک" در عمق زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

اساس روش مغناطیس‌سنجی بر اندازه‌گیری مؤلفه‌های میدان مغناطیسی زمین توسط دستگاه‌های مختلف منیتومتر مبتنی است. در این روش مواردی چون: "شدت کل میدان مغناطیسی"، "مؤلفه‌های قائم و افقی میدان مغناطیسی"، و "زوایای میل و انحراف میدان مغناطیسی زمین" ثبت می‌‌شود؛ و پس از آن, تصمیمات متعددی از جمله حذف آثار تغییرات روزانه و سالیانه میدان مغناطیسی زمین، نقشه‌های منحنی‌‌های هم‌شدت، هم‌انحراف و هم‌میل تهیه می‌شود که اطلاعات مفیدی در اختیار قرار می¬دهند. این اطلاعات راجع به گسترش و ضخامت سازند‌های رسوبی، تعیین حضور توده‌‌های آذرین یا دایکهای آتشفشانی که از عوامل مخرب تجمع هیدروکربور در مخزن هستند. خلاصه اینکه, این نقشه¬ها, پتانسیل هیدروکربوری سازند را برای ما مشخص می‌نمایاند. نقشه‌های مزبور در علوم هوانوردی و دریانوردی نیز از کاربرد ویژه‌ای برخوردار هستند.

تمام توانایی‌های فوق برای روش مغناطیس‌‌سنجی, مرهون این حقیقت است که معمولاً سنگهای رسوبی اثرات مغناطیسی بسیار جزئی دارند؛ از اینرو تغییرات شدت‌ میدان مغناطیسی در سطح زمین را می‌‌توان مربوط به تغییرات لیتولوژی و عمق پی‌‌سنگ منطقه و یا وجود توده‌های آذرین که شدت مغناطیسی بالاتری را دارا می‌باشند، دانست.

متخصصان علوم زمین, با مطالعه دیرینه مغناطیسی زمین توانسته‌اند وجود حرکت در صفحات لیتوسفر زمین را (که در فرضیه "تکتونیک" صفحه‌ای بیان شده بود)، ثابت نمایند و جهت حرکت و سرعت حرکت آنها را تعیین نمایند.

امروزه انجام مغناطیس‌سنجی و نیز روشهای جدید سنجش از راه دور مغناطیس‌سنجی، ما را به بررسی مناطق وسیع با صرف هزینه اندک، قادر ساخته است.
2-ثقل‌سنجی (گراویمتری)
گرانی‌‌سنجی یا ثقل‌سنجی, شامل اندازه‌گیری میدان نیروی جاذبه زمین توسط دستگاههای گراویمتری است. از آنجا که انسان نه قادر است این میدان را به¬وجود آورد و نه در آن تغییری به¬وجود آورد، این روش نیز مانند روش مغناطیس‌سنجی از میدانهای پتانسیل طبیعی بهره‌ می‌برد.

 

تغییرات شدت جاذبه زمین در نقاط مختلف بیانگر تغییرات چگالی سنگهای داخل زمین است که این نیز به نوبه خود در تعیین وضعیت زمین‌شناسی زیرزمینی کاربرد دارد. در اکتشاف نفت و گاز و‌ در حوضه‌های رسوبی شناسایی‌‌شده توسط عملیات مغناطیس‌سنجی، از همین اصل برای یافتن موارد زیر استفاده می¬شود:

1- تعیین محل گنبدهای نمکی (با چگالی کمتر و لذا شدت شتاب جاذبه کمتر از سنگهای اطراف)

2- ساختمانهای زمین‌‌شناسی تحت‌‌الارضی مانند طاقدیس‌‌ها

از آنجا که چگالی سنگهای رسوبی عموماً کمتر از سنگهای "آذرین" پی‌‌سنگ می‌باشد، لذا به کمک روش ثقل‌‌سنجی می‌توان مرز بین آنها یعنی سطح پی‌سنگ را مشخص کرد و در نتیجه به ضخامت سنگهای رسوبی بعنوان عاملی در "هیدروکربور زایی" پی برد و کیفیت حوضه رسوبی را از نظر شرایط "هیدروکربور زایی" بررسی نمود.

استفاده از تکنیکهای نوین ریاضی مانند آنالیزهای بعد فرکانس و معادلات و روابط منطق فازی و شبکه‌های عصبی مصنوعی، این روش را توأم با روش مغناطیس‌‌سنجی بصورت جزء لاینفک اکتشاف نفت و گاز درآورده است.

بررسی و ترمیم دقیق نقشه‌های شتاب ثقل زمین پس از انجام تصمیمات متعدد، دانشمندان را قادر ساخته است تا سطح ژئوئید را با دقت بسیار بالایی محاسبه نمایند که این امر در کارهای نظامی نوین مانند هدایت دقیق موشکها از اهمیت به¬سزایی برخوردار است.

همچنین توسط این روش، ضخامت پوسته زمین تعیین شده است که این خود در تجزیه و تحلیل مسائل زمین‌ساختی و تکامل فرضیه ایزوستازی از اهمیت ویژه‌ای برخودار است.
3- لرزه‌نگاری:
مطالعه خواص الاستیک سنگهای داخل زمین موجب پدید‌‌آمدن علم لرزه‌نگاری شد. در واقع علم لرزه‌نگاری یا لرزه شناسی, رفتار سنگهای داخل زمین را نسبت به عبور امواج الاستیک مورد مطالعه قرار می‌دهد و ناهنجاری‌های ایجادشده در امواج عبوری از لایه-های زمین را به تغییرات ویژگی‌‌های مکانیکی سنگها نسبت می‌دهد و به این وسیله امکان تفکیک لایه‌های سنگها در زیر زمین و مشاهده ساختارهای زمین‌شناسی از جمله انواع تله‌های نفت و گاز را با کیفیت مطلوبی فراهم می‌سازد.


در این روش انواع امواج مکانیکی(S, P) توسط انفجار یا نوسانگرها ایجاد ‌شده و به داخل زمین ارسال می‌شوند. سرعت سیر این امواج در طبقات مختلف سنگی بر حسب کیفیت مکانیکی آنها تغییر می‌کند. با ثبت امواج عبور کرده از زمین، توسط گیرنده‌‌هایی بنام "ژئوفون" که با آرایشهای خاص بر روی زمین چیده شده‌اند، امکان ترسیم مقطع لرزه‌ای بر حسب زمان، سرعت و در آخر بر حسب عمق فراهم می‌شود که ساختارهای زمین‌شناسی بر روی آن به خوبی قابل مشاهده است.

 

دانشمندان به کمک امواج الاستیک حاصله از زلزله‌ها, به کشفیات و بیان تئوری‌های بزرگی نائل شده‌اند. آنها با اندازه‌گیری سرعت سیر امواج در سنگهای داخل زمین و با رسم منحنی سرعت- عمق دریافتند که سنگهای درون زمین یکنواخت و همگن نیستند و از اینرو به وجود چندین گسستگی در زمین پی برده و پوسته، گوشته و هستة زمین را معرفی نمودند.

مطالعه امواج زلزله به دانشمندان این امکان را داد که اطلاعات زیادی درباره عمق، کانون و شدت آن بدست آورده و موفق به شناسایی کمربندهای لرزه‌‌خیز زمین گردند. براساس مرز و حواشی صفحات "لیتوسفر", مشخص شده است که این خود نقش مهمی در روند تکاملی فرضیه تکتونیک صفحه‌ای و پیش‌بینی آینده زمین داشته است.

امروزه، روشهای متنوع تفسیر داده‌های لرزه‌ای که مبتنی بر آخرین نظریه و تئوریهای الاستیسیته می‌باشد، توسط روشهای جدید ریاضی در نرم‌افزارهای پردازشگر متعددی گنجانده شده است که حتی در مواردی, امکان پیش‌بینی حضور مستقیم هیدروکربور را فراهم نموده است. نقشه‌های تهیه شده توسط لرزه‌نگاری که سابقاً بصورت 2 بعدی بود، امروزه بصورت سه¬بعدی تهیه شده و امکان درک بهتر وضعیت زمین‌شناسی را فراهم آورده و مناسب‌‌ترین نقطه حفاری جهت مطالعه یا استخراج از مخزن هیدروکربوری را پیشنهاد می‌دهد.
نتیجه‌گیری:
بهره‌گیری روشهای ژئوفیزیکی از علوم ریاضی روز دنیا و پیشرفت و توسعه تئوریهای فیزیکی مرتبط با زمین، ژئوفیزیک را به ابزار قدرتمندی در مطالعات علوم زمین از جمله اکتشاف ذخایر هیدروکربوری بدل نموده است. در حال حاضر مؤسسات و شرکتهای معظم ارائه‌‌کننده خدمات ژئوفیزیکی اکتشافی جهان، تحقیق و پژوهش این روشها را در دست کار دارند و به توسعه نرم‌‌افزارهای هر چه قدرتمندتر می‌پردازند؛ کاری که در کشور ما چندان جدی به آن پرداخته نمی‌شود. بهترین حالت برای رفع این معضل، تعریف پروژه‌های ژئوفیزیکی نزد اساتید و دانشجویان مقطع دکترا (بخصوص دانشجویان خارج از کشور) می‌باشد تا با انتقال تکنولوژی‌های روز, موجبات بومی‌‌شدن روشهای جدید اجرا، پردازش و تفسیر ژئوفیزیکی را فراهم آورند.

/ 2 نظر / 85 بازدید
سبحان

مرسی

سبحان

مرسی