مخزن و تشریح آن

[Niima]

نفتگیر

نفتگیریا 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.

 

[پیرجو]

عنوان : انواع مخازن نفت و گاز

كلمات كليدي: انواع مخازن، نمودارهاي فازي، نقطه شبنم، نقطه حباب، نقطه بحراني



رفتار سیالات مخزن در مدت تولید بوسیله نمودارهای دو فازی آن و محل قرار گرفتن نقطه بحرانی آن سیال تعیین می گردد.

ابتدا لازم است توضیحاتی در مورد این نمودار های فازی و نکات مهم مربوط به آن ذکر شود.دربررسی و آنالیز سیالات درون مخزن چندین نمودار از امهیت خاصی برخوردار می باشند مانند نمودارهای P-T، P-V، V-T، P-X، T-X، V-T و همچنین نمودار سه بعدی P-V-T که با توجه به اهمیت نمودار P-T در مهندسی مخازن و همچنین سادگی این نمودار تعاریف اولیه روی این نمودار داده خواهد شد.



لازم به ذکر است که سیالات درون مخزن بیشتر حالت مخلوطی از چندین ترکیب (Muticomponent) می باشند لذا در اینجا سعی بر این است که این تعاریف برای حالت مخلوط چند جزئی داده شود. در شکل 1-1 ابتدا نقطه A را در نظر می گیریم. در فشار PA+ مخلوط ما مایع می باشد. همچنان که فشار را کاهش می دهیم (در دمای ثابت و در امتداد خط A-B) مایع تا رسیدن به نقطه 1 انبساط خواهد یافت و در این نقطه ملکول های کوچک گازی قادر به ترک مایع خواهند شد. این نقطه که در آن اولین حباب های کوچک گازی از سیال مایع جدا می شود را نقطه حباب می نامند و فشاری را که در آن فشار اولین گاز تشکیل خواهد شد را فشار نقطه حباب (Bubble point pressure) می گویند. اگر دوباره فشار را کاهش دهیم گازهای بیشتری جدا خواهند شد تا جایی که میزان بسیار کمی از مایع باقی می ماند. نقطه ای که در آن تنها یک قطره مایع باقی مانده است را نفطه شبنم (Dew Point) می نامند و فشار در این نقطه را فشار نقطه شبنم (Pd) می گویند.

کاهش بیشتر فشار به نقطه B سبب انبساط گاز خواهد شد. برای نمودار مخلوط های چند جزئی محل برخورد منحنی نقاط حباب و نقاط شبنم را نقطه بحرانی (Critical Point) می گویند. در این نقطه خواص فیزیکی گاز و مایع با هم برابر می باشند و تشخیص فاز گاز از مایع بسیار دشوار می باشد. در نمودار های P-T دو نقطه cricondenbar و cricondentherm از اهمیت بسزایی برخودار می باشند مخصوصا در تعیین نوع مخازن گازی، نقطه cricondenbar بالاترین فشاری است که دو فاز بطور همزمان می توانند وجود داشته باشند و نقطه cricondentherm بالاترین دمایی است که دو فاز بطور همزمان می توانند وجود داشته باشند. (در شکل 1-1 این دو شکل مشخص شده اند).

با توجه به این تعاریف اولیه و همچنین با در نظر گرفتن دما و فشار مخازن نوع سیال مخزن را تعیین نموده و بدین ترتیب می توان آن مخزن را نام گذاری کرد. با توجه به سیال مخزن می توان مخازن را به 5 نوع: نفت سیاه (Black oil)، نفت فرار (Volatile oil)، مخازن میعان گازی (Gas condensate)، گاز تر(Wet gas) و گاز خشک (Dry gas) تقسیم نمود. اگر دمای مخزن ما کمتر از دمای نقطه بحرانی باشد، مخزن نفتی می باشد که یا نفت سیاه و یا نفت فرار می باشد. اگر دمای مخزن بیشتر از دمای نقطه بحرانی باشد، مخزن گازی می باشد. نکته قابل توجه در مورد مخازن نفتی اینست که آن ها را با توجه به فشار مخزن نیز به دو دسته زیر اشباع (undersaturated) و یا اشباع (saturated) تقسیم بندی می نمایند. مخازن زیر شابع دارای فشار بیشتر از فشار حباب می باشد ولی مخازن اشباع دارای فشاری زیر فشار حباب می باشند و اگر گاز به اندازه کافی از نفت جدا شده باشد و همچنین تراوایی عمودی مخزن نیز بالا باشد، این گاز ها در بالای مخازن اسباع جمع شده و تشکیل کلاهک گازی (Gas cap) خواهند داد.

» تهیه کننده: مهندس مهدی شبانی نژاد- مهندسی مخازن نفت- دانشگاه صنعت نفت

 

[Niima]

تشکيل مخازن نفت

تشکيل مخازن نفت

منشاء نفت مواد آلي موجود در موجودات زنده است. قبل از دوره كامبرين به علت عدم و يا كمي موجودات زنده، در رسوبات مربوط به اين دوران نشانه اي از مواد آلي و در نتيجه نفت وجود ندارد. اما بعد از اين دوره بقاياي جانوران و گياهان همراه رسوبات ته نشين شدند و رسوبات بعدي آنها را مدفون كردند.
مواد آلي موجود در جانوران و گياهان نسبت به مواد اكسيد كننده بسيار حساس هستند و اگر در معرض اين مواد قرار گيرند تجزيه مي شوند.
بنابراين در هنگام قرار گيرند ته نشين شدن، مواد آلي اگر در معرض اكسيد كننده ها اكسيد شده و نفتي ديگر در كار نخواهد بود. اما اگر رسوب گذاري به سرعت انجام شود و مواد آلي در زير رسوبات مدفون شوند ديگر فرصتي براي اكسيد كننده ها باقي نخواهد ماند تا مواد آلي را اكسيد كرده و باعث از بين رفتن آنها شوند.پس يكي از شرايط بوجودآمدن نفت سرعت در هنگام رسوب گذاري مواد آلي است.
مواد آلي در لايه هاي زيرين، در اثر فشار و حرارت ابتدا به كروژن بعد به آسفالت و در پايان به پتروليوم تبديل مي شوند. اين فرايندها از لحاظ بيوژنتيك بررسي مي شوند و براي تبديل به انواع مختلف رنج ها، فشار مشخص لازم است.
در اين فرايندS,O,W مواد آلي به C,H پتروليوم تبديل مي شوند. يعني مواد سنگين همچون Sبه H,C تبديل مي شوند يعني مواد با وزن ويژه بالا به مواد با وزن ويژه پايينتر تبديل مي شوند كه با API مشخص مي شوند. هر چه S پتروليوم ها كمتر باشد API آن بالاتر خواهد بود.
اين فرايند ها در سنگ منشأ اتفاق مي افتد. سنگ منشأ معمولاً كم تخلخل است و به علت فشار لايه هاي بالايي٬ پتروليوم از سنگ منشاء حركت مي كند. اين فرايند را مهاجرت اوليه گويند. بعد اين مواد از لايه هابه سمت سنگ مخزن حركت مي كنند. اين فرايند را مهاجرت ثانويه گويند.
حركت پتروليوم تا زماني كه هيدروكربن ها به تله بيفتند ادامه خواهد داشت. بدين صورت كه اين هيدروكربن ها بصورت جاري و يا منقطع از ميان لايه هاي توارا به طرف اين تله حركت مي كنند. اين تله نفتي، مخزن نام دارد كه بايد داراي خواص توارايی و تخلخل خوبي باشد.
زماني كه نفت قابل توجهي در مخازن نفتي جمع شود اين مكان را ميدان نفتي گويند. يك ميدان نفتي داراي شرايط خاصي مي باشد كه مهمترين آنها عبارتند از:

1) پوش سنگ 2) سنگ مخزن 3) سنگ منشاء 4) مهاجرت 5) تله نفتي
1) سنگ مخزن:
سنگي تراوا و متخلخل است علت تخلخل آن براي داشتن فضاي كافي براي نگهداري هيدروكربن ها و تراوايي آن براي قدرت عبور و حركت دهي هيدروكربن ها به طرف چاههاي نفت كه اين از مهمترين عوامل است.
مخازن معمولاً از ماسه سنگ و يا سنگ آهك است. ماسه سنگ داراي تراواي بالايي است و جزء مخازن خوب است. ولي بعضي مخازن از جنس سنگ آهك است با تراوايي بالا علت اين امر وجود شكافهايي در اين مخازن كه باعث شده تراوايي سنگ مخزن ما بالا بياييد. اما به علت اختلاف فاز تر و غیر تر در انواع گوناگون مخازخ٬ کیفیت مخزنی نیز متفاوت خواهد بود. در مخازن ماسه ای فاز تر نفت ولی در آهکی آب می باشد. بنابراین در مخازن ماسه ای نفت با فشار تمایل به خروج از مخزن را داشته در صورتی که این مسئله در مخازن آهکی کاملا متفاوت بوده و این آب است که تمایل دارد با فشار خارج شود.
2) پوش سنگ:
اين سنگ برخلاف سنگ مخزن از تراوايي و تخلخل بسيار پايين برخوردار است كه مانع فرار نفت از طرف اين سنگ است. پوش سنگ مي تواند در بالا و يادر اطراف سنگ مخزن وجود داشته باشد و بر اساس نوع مخزن اشكال متفاوتي را دارا باشد. عدم وجود پوش سنگ موجب فرار نفت از سنگ مخزن شده ودر اين صورت مخزن نفتي موجود نخواهد بود. در ایران بهترین پوش سنگ در مناطق نفت خیز جنوب سازند گچساران می باشد.
3) تله نفتي:
اين همان شكل مخزن است كه باعث مي شود با كمك پوش سنگ نفت را در خود ذخيره كند. بطور كلي دو نوع مخزن داريم:
الف)‌ ساختماني ب) استراتيگرافيك ج) مختلط كه بسته به تغييرات ساختماني و يا رخساره اي و سنگ شناسي ازهم متمايزند.
الف) ساختماني
اين مخزن براساس تغييرات ساختماني درون زمين بوجود مي آيد. كه از مهمترين آنها مي توان چين ها و گسل ها را نام برد. كه در اينها اتفاقات ساختماني زمين باعث جابجايي لايه ها و قرار گرفتن سنگ مخزن و پوش سنگ بصورتي مي شود كه پتانسيل ذخيره نفت را داشته باشند.
ب) استراتيگرافيك
كه بر اساس تغييرات رخساره اي و سنگ شناسي بوجود مي آيد. يعني گونه هاي متفاوت سنگ ها در اثر عوامل مختلف به جز ساختمانی در كنار هم قرار خواهند گرفت٬ بگونه اي كه شرايط تجمع نفت بوجود آيد. «در مخازن بايد نيز به مسأله كلوژر باید توجه داشت. بدين معني كه به عنوان مثال طاقديس ما ممكن است تمامي شرايط ذخيره نفت را داشته باشد ولي بگونه اي باشد كه نفت نتواند در آن جمع شود.»

 

[Niima]

سنگ مخزن نفت

سنگ مخزن نفت

هر سنگی که دارای خلل متصل به هم باشد می‌توان آن را سنگ مخزن محسوب کرد. سنگهای مخزن بطور عمده مشتمل بر سنگهای رسوبی و دگرگونی نشده مانند سنگ آهک ، دولومیت و ماسه سنگ می‌باشد. شیل ، اسلیت و سنگهای آذرین در شرایط بسیار نادر به صورت سنگ مخزن عمل کرده‌اند. سنگ مخزن ممکن است محدود به مخزن باشد و یا اینکه به مراتب فراتر از مخزن توسعه یابد.

تقسیم بندی سنگهای مخزن

از آنجایی که اغلب سنگهای مخزن از نوع رسوبی بوده و به این دلیل تقسیم بندیهای توصیفی و ژنتیکی سنگهای رسوبی در مورد سنگهای مخزن نیز بکار برده می‌شود. سنگهای مخزن نیز مفید بایستی دارای خلل به هم پیوسته تا ذخیره ورودی را بتواند در خود نگهداری کند. به این دلیل سنگ مخزن از نوع ماسه سنگی لازم است مچور تا کاملا مچور بوده ، مشروط بر این که پدیده سیمان شدگی بطور کامل عمل نکرده باشد. بطور طبیعی ماسه سنگهای گری وکی و یا لیتارنیت از جمله سنگهای مخزن مفید محسوب نمی‌شوند.

خلل و معابر سنگهای آهکی یا موثر از محیط رسوبی بوده و یا این که ناشی از تحولات ثانویه به خصوص انحلال و شکستگی می‌باشد. به این دلیل سنگهای آهکی دانه‌ای و یا اسپارایتها که بالاحض در محیط بین موجی و در ناحیه مرجانی و تپه‌های دریایی تشکیل شده‌اند، از جمله سنگهای مخزن بسیار مفید محسوب می‌شود. در ضمن سنگهای آهکی دانه ریز که بعد از آن شکسته شده‌اند همانند سازند آسماری نیز مکانی بسیار مناسب جهت تجمع و ذخیره سازی هیدروکربور محسوب می‌شود.
نامگذاری سنگهای مخزن

سنگهای مخزن بر مبنای مختلفی نامگذاری می‌شود. بطور کلی به هر سنگ مخزن به اصطلاح پی Pay گفته می‌شود. به فرض ، آسماری پی که نشانگر مخزن آسماری است. گاهی نام مخزن از نام سازندی که در آن نفت ذخیره شده اخذ می‌شود. مانند مخزن بنگستان که نام آن از گروه بنگستان ناشی شده است. در بعضی مواقع نام مخزن به ناحیه و یا موقعیت جغرافیایی مخزن نسبت داده شده ، مانند مخزن گچساران و یا مخازن نفتی خاورمیانه.
سنگهای مخازن دریایی و غیر دریایی

از آنجایی که تشخیص نوع سنگ و جغرافیای گذشته سنگهای مخازن در تشخیص حدود و گستردگی و مقدار ذخیره نفت این سنگها اهمیت بسزایی داشته و به لحاظ اینکه هیدروکربورها در سنگهای با منشا دریایی و غیر دریایی نیز ذخیره شده‌اند، به این دلیل ویژگیهای زیر مشخص کنند، سنگهای دریایی و غیر دریایی از هم می‌باشد.

1. محتویات فسیلی گویای دریایی و یا غیر دریایی بودن آنها می‌باشد.
2. بلورهای فلدسپات موجود در صورت داشتن شکل اوهدرال گویای منشا دریایی سنگ است.
   
   
3. رشد فلدسپات ثانویه در اطراف فلدسپات تخریبی حاکی از محیط دریایی است.
4. توده‌های لایه‌ای ، گسترده و پهن نشانگر رسوب در محیط دریایی است.
   
   
5. مقاومت قابل ملاحظه‌ای از لایه‌های عاری از فسیل ، فاقد جورشدگی قطعات و عدسی مانند ، منعکس کننده ، محیط غیر دریایی است.
   
   
6. بهم ریختگی و بی‌نظمی در رسوبات ممکن است نشانگر واریزه‌های زیر دریایی بوده و یا ناشی از پدیده یخچالی باشد.
   
   
7. لایه‌های زغال سنگی و عدسیهای ماسه‌ای همراه ، محیط غیر دریایی را نشان می‌دهد.
8. بسیاری از رسوبات رودخانه‌ای و کانالی گویای محیط غیر دریایی می‌باشد.