اکتشاف نفت خام - oil and gas exploration

فاطمه یاس

کاربر ممتاز
اکتشافات نفت خام

اکتشاف هیدروکربن (hydrocarbon exploration) یا اکتشافنفت و گاز (oil and gas exploration) جستجویی است که به وسیله زمین‌شناسان نفتی و ژئوفیزیک‌دان‌ها برای ذخایر هیدروکربن در زیر سطح زمین، مانند نفت و گاز طبیعی انجام می‌شود. اکتشاف نفت و گاز تحت علم زمین‌شناسی نفتی دسته‌بندی می‌شود.

اکتشاف نفت یک عملیات با ریسک بالا است. اکتشاف دریایی و در مناطق دور فقط به وسیله شرکت‌های بسیار بزرگ و یا دولت های ملی انجام می‌شود. چاه‌های نفت فلات کم عمق هزینه 10 تا 30 میلیون دلاری دارند، در حالی که چاه‌های آب‌های عمیق می‌توانند تا 100 میلیون دلار اضافه هزینه داشته باشند. صدها شرکت کوچک‌تر در سراسر جهان برای ذخایر هیدروکربن خشکی جستجو می‌کنند که برخی از چاه‌ها هزینه‌ای در حد 100 هزار دلار دارند.

در اوایل پیدایش صنعت نفت، آثار و علایم سطحی زمین همچون تراوش گاز، نفت و قیر به سطح زمین، به جویندگان نفت کمک کرد تا منابع زیر زمینی را کشف کنند. به این ترتیب که هر جا این آثار و علایم را مشاهده می‌کردند، در کنار آن چاهی می‌زدند و اگر به نفت می‌رسیدند آن را استخراج می‌کردند. اما کم کم متوجه شدند که شناسایی وضع لایه‌ها، کمک موثری به کشف نفت می‌کند. از این پس خواص فیزیکی و شیمیایی لایه‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. امروزه اکتشاف چاه نفت به وسیله یک رشته عملیات گوناگون زمین شناسی و فیزیکی مانند عکس‌برداری، نقشه‌برداری، نوسان‌سنجی، ثقل‌سنجی و حفر چاه برای نمونه‌گیری از خاک صورت می‌گیرد.


مطالعات اکتشافی تنها یک تصویر نیمه مبهم از منطقه ایجاد می‌کنند و تنها نشان می‌دهند که آیا صخره‌ها از نوع و شکل درستی که برای انبار شدن نفت لازم است، هستند یا نه. هیچ یک از این کارها وجود نفت را به طور قطعی ثابت نمی‌کند. وجود یا عدم وجود نفت در یک منطقه فقط با حفر چاه معلوم می‌شود. با همه پیشرفت‌های علمی حاصل شده در این راه، به طور متوسط از هر ده چاهی که حفر می‌شود یکی به نفت می‌رسد.

روش‌های اکتشاف



ویژگی‌های قابل مشاهده در سطح زمین مانند تراوش نفت، تراوش گاز طبیعی و علایم تاول مانند (دهانه‌های زیر آبی ناشی از فرار گاز) شواهد اولیه‌ای از وجود هیدروکربن را در عمق کم یا زیاد زمین فراهم می‌کنند. با این حال بسیاری از اکتشافات وابسته به تعیین لایه‌های رسوبی به کمک تکنولوژی‌های بسیار پیچیده ژئوفیزیک اکتشافی هستند.

مناطقی که وجود هیدروکربن در آن‌ها محتمل است نیاز به تشخیص ویژگی‌های زمین شناسی زیر سطحی در مقیاس بزرگ دارند. این مناطق ابتدا مورد بررسی جاذبه‌ای (gravity survey)، بررسی مغناطیسی (magnetic survey)، بررسی لرزه‌ای خنثی (passive seismic) و یا بررسی لرزه‌ای بازتابی (seismic reflection surveys) قرار می‌گیرند.
سپس ویژگی‌های مورد علاقه مورد بررسی‌های مفصل‌تر لرزه نگاری قرار می‌گیرند. بررسی لرزه‌نگاری بر اساس مدت زمان لازم برای بازتاب امواج صوتی درون ماده‌های (سنگ) دارای دانسیته‌های مختلف و با استفاده از فرآیند تبدیل عمق (depth conversion) برای ایجاد یک پروفایل از زیر ساختارها عمل می‌کند.

زمانی که منطقه مورد شناسایی و ارزیابی قرار گرفت و معیارهای انتخاب شرکت نفتی را با موفقیت گذراند، یک چاه اکتشافی (exploration well) حفر می‌شود تا به صورت قطعی وجود یا عدم وجود نفت و گاز تعیین گردد.

عکس‌ برداری هوایی



یکی از بهترین راه‌های جمع‌آوری اطلاعات، تهیه نقشه به وسیله عکس‌برداری هوایی است. این روش در یافتن مناطق نفت خیز کمک فراوانی می‌کند. برای عکس‌برداری هوایی، هواپیماهای حامل دوربین خودکار در ارتفاع ثابت با سرعت یکنواخت حرکت می‌کند و دوربین عکس‌برداری به صورت خودکار و منظم از زمین عکس‌برداری می‌کند. این کار پستی و بلندی‌های سطح زمین را دقیقا منعکس نمایند. با نقشه هوایی که از طریق عکس‌برداری تهیه می‌شود خیلی سریع نقاطی را که باید در آنجا بررسی‌های دقیق صورت گیرد و همچنین حدود و ساختمان لایه‌ها را می‌توان معلوم کرد. زمین شناس، پس از تهیه نقشه، ناحیه مورد نظر را مورد بررسی قرار داده و سنگ‌های آن ناحیه را از نظر جنس و ساختمان مطالعه می‌کند.
جاذبه سنجی


صخره‌هایی که احتمال می‌رود نفت داشته باشند، صخره‌هایی سبک با نیروی جاذبه کم هستند. این صخره‌ها، سبب تغییرات کوچکی در میدان مغناطیسی و شتاب جاذبه می‌شوند. برای پی بردن به این تغییرات از وسیله مخصوصی به نام ثقل سنج یا جاذبه سنج (gravimeter/gravitometer) استفاده می‌شود. برای این کار جاذبه سنج را به یک هواپیما وصل می‌کنند. با پرواز هواپیما، جاذبه سنج وضع منطقه را از نظر نیروی جاذبه معلوم می‌سازد. برای بررسی جاذبه در دریا، جاذبه سنج را به کشتی وصل می‌کنند.


دیرین شناسی


دیرین شناسی نیز از علومی است که در یافتن نفت، جویندگان را یاری می‌کند. گاهی در موقعیت مناسبی برای تشکیل نفت، نفتی وجود ندارد زیرا نفت بر اثر حرکات پیوسته زمین و در هم فشرده شدن لایه‌های رسوبی، از جایی به جای دیگر رانده می‌شود. ممکن است گاهی این حرکت به دلیل خاصیت فیزیکی نفت صورت ‌پذیرد که همواره به دنبال جایی است که دارای فشار کم‌تری باشد و به همین جهت است که گاه به سطح زمین فوران می‌کند.

نقشه برداری عملی



برای گویا کردن عکس‌های هوایی، نقشه برداری از محل توسط اکیپی صورت می‌گیرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله‌یاب یا تئودولیت تعیین می‌شود و بدین ترتیب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می‌شود.
اطلاعات به دست آورده را به وسیله دستگاه پانتوگراف در اندازه‌های بزرگ‌تر و یا کوچک‌تر رسم کرده و همراه با عکس‌های هوایی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلندی‌های سطح زمین را نشان می‌دهد رسم می‌کنند.

آزمایش روی نمونه‌های سطحی



پس از نمونه‌برداری، آنها را شماره‌گذاری کرده و در کیسه‌های مخصوص به آزمایشگاه می‌فرستند. در آنجا بر روی یک شیشه مستطیل شکلی کمی چسب قرار داده و مقداری از خرده سنگ‌های دانه‌بندی شده را روی آن می‌چسبانند. سپس آنها را ساییده تا ضخامت آن 0.2 میلی‌متر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. این نمونه‌ها را که اسلاید می‌گویند در زیر میکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمین شناسی، نوع سنگ، فسیل شناسی، میکروفسیل شناسی و ساختار زمین مورد بررسی قرار گیرد.

رسم نقشه زمین‌شناسی



با در دست داشتن نتایجی که از روی نمونه‌های سطح زمین به دست آمده است؛ عکس‌های هوایی، نقشه‌های توپوگرافی و نقشه زمین‌شناسی سطح زمین را رسم می‌کنند. با داشتن خطوط میزان منحنی، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آنها مشخص می‌کنند.

نقشه ساختمانی زیرزمینی



برای آگاهی نسبت به زیر زمین نیاز به روش‌های غیر مستقیم همچون روش‌های ژئوفیزیکی است. به وسیله این روش‌ها شکل لایه‌های زیر زمین را مشخص می‌کنند و می‌توان تا اعماق زیادی اکتشاف غیر مستقیم نمود.


حفر چاه


پس از اطمینان از این که لایه‌های اعماق زمین نفت‌گیر است و در صورتی که ذخیره هیدروکربورهای آن قابل ملاحظه باشد، محل حفر چاه را با علامت روی زمین مشخص کرده و دکل حفاری را در محل بر پا می‌کنند. یه این منظور عملیات جاده‌سازی از جاده اصلی تا سر چاه و کارگذاری یک لوله آب به منظور آب‌رسانی به دستگاه‌های حفاری انجام می‌شود. دستگاه حفاری قابل حمل بوده و دکل‌های بزرگ از چندین قسمت تشکیل شده‌اند و به هنگام استفاده قطعات آن را به هم وصل می‌کنند.
در زمان حفاری خرده سنگ‌هایی که به وسیله گل حفاری به سطح زمین آورده شده‌اند را به کمک الک‌هایی از گل حفاری جدا کرده و برای مطالعه به آزمایشگاه می‌فرستند. داده‌های به دست آمده را به عنوان یک داده جدید به سیستم اکتشاف می‌دهند.


برای تهیه مقاطع بزرگ از یک مته الماسه موج‌دار توخالی استفاده می‌شود تا لایه‌های اعماق زمینی را برش داده و به سطح زمین آورد. روی این لایه‌ها که به مغزه معروف هستند عمق را نوشته و آنها را برای آزمایش در جعبه‌های مخصوص نگهداری می‌کنند. روی این مغزه‌ها دو دسته عملیات انجام می‌گیرد؛ یکی مطالعات مهندسی مخازن یا پتروفیزیکی است که در آن میزان خلل و فرج سنگ را اندازه‌گیری می‌کنند و دیگری مطالعات زمین‌شناسی است که روی مقاطع نازک آن صورت می‌گیرد. برای این کار اسلایدی به ضخامت 0.2 میلی‌متر از آن تهیه کرده و به آن آلیزارین یا فروسیانور می‌افزایند تا معلوم شود که نوع سنگ، آهکی و یا از جنس دولومیت است. در صورتی که سنگ آهکی باشد رنگ اسلاید قهوه‌ای می‌شود.

بررسی ارتعاشات



روش دیگر پیدا کردن صخره‌های نفتی، بررسی ارتعاشات است. برای این کار از امواج فشرده صوتی که صخره‌های زیر زمین را می‌شناساند استفاده می‌کنند. به این ترتیب که گروه نوسان سنج که به یک کامیون با دکلی کوچک و یک اتومبیل حاوی دستگاه زلزله نگار و سایر ابزار مجهز هستند، چاله‌ای به عمق حدود 100 متر در زمین حفر می‌کند و در آن مواد منفجره کار می‌گذارند. با کمی فاصله تعدادی گوشی را با فاصله‌های معین در یک ردیف قرار می‌دهند. هر یک از گوشی‌ها یا به اصطلاح "زمین گوش‌ها" به وسیله یک سیم به دستگاه زلزله‌نگار متصل می‌شود. پس از آن که همه وسایل آماده شد، دینامیت را منفجر می‌کنند. این انفجار یک زمین‌لرزه ایجاد می‌کند.
امواج این زمین‌لرزه از لایه‌های زمین پایین می‌رود و پس از برخورد به هر لایه، قسمتی از آن منعکس می‌شود و به سطح زمین برمی‌گردد و توسط زمین گوش‌ها به دستگاه زلزله نگار منتقل می‌شود. زلزله نگار دستگاه بسیار حساسی است که تا یک هزارم پایه دقت دارد و ارتعاشات را بر روی کاغذ رسم می‌کند. دانشمندان سرعت عبور امواج فشرده صوتی را از میان مواد مختلف می‌دانند و با در نظر گرفتن زمانی که امواج به دستگاه رسیده‌اند، نوع صخره‌های آن منطقه را تشخیص می‌دهند. همچنین خطوط نشان می‌دهند که صخره‌ها چقدر عمیق و تا چه حد ضخیم هستند. ممکن است برای این مطالعات از یک کامپیوتر استفاده شود.


 

Similar threads

بالا