تبليغاتX
مهندسان پالایش
اطلاعات لازم برای یک مهندس شیمی-
 آن‌چه که در پی می‌آید، ویرایش نخست مقاله‌ی « آشنایی با مبانی ژئوشیمی آلی نفت و گاز» از مجموعه‌ی متون آموزشی آشنایی با مفاهیم مهندسی نفت، ویژه‌ی خبرنگاران سیاستی و سیاست‌پژوهان بخش بالادستی نفت و اقتصاد انرژی است که در سرویس مسائل راهبردی دفتر مطالعات خبرگزاری دانشجویان ایران، تدوین شده است.
امروزه علوم زیادی وجود دارند که تلفیقی از ۲ یا چند علم مختلف هستند. هدف ازتلفیق این دو یا چند علم مختلف، رفع مشکلات و جواب دادن به سؤالاتی است که هیچ یک از این علوم به تنهایی توانایی انجام آن را ندارند، مانند علم ژئوفیزیک که ترکیبی از علوم زمین‌شناسی و فیزیک است. با ترکیب این دوعلم می‌توان اطلاعات زمین شناسی را با کمک علم فیزیک مورد بررسی قرارداد. یکی دیگر از این علوم، علم ژئوشیمی آلی است که ترکیبی ازعلوم زمین شناسی و شیمی آلی است که در این مقاله مورد بررسی قرارمی گیرد.
همان‌طورکه درمقاله مبانی شناخت مخزن گفته شد نفت در سنگ منشأ تشکیل می‌شود. برای تشکیل نفت در سنگ منشأ فرآیندهای مختلفی بر روی مواد آلی اتفاق می‌افتد تا این مواد تغییر ماهیت داده و به نفت و گاز و دیگر فرآورده‌ها تبدیل شوند. در ابتدا لازم است اطلاعاتی درخصوص سنگ منشأ‌ بدست آوریم؛ به عنوان نمونه سنگ منشأیی که مطالعه می‌شود چه نوع هیدروکربوری (نفت و گاز)‌ تولید می‌کند یا اصلا توانایی ایجاد هیدروکربور را در خود دارد یا خیر؟

مواد آلی در درون سنگ منشأ‌ تبدیل به کروژن (Kerogen) می شوند؛ کروژن به مواد آلی درشت دانه‌ای گفته می‌شود که توانایی انحلال در اسیدهای آلی را ندارند. نفت ازتغییر و تحول و بلوغ کروژن تولید می‌شود؛ به طورکلی چهار نوع کروژن داریم:

۱- کروژن نوع اول
۲- کروژن نوع دوم
۳- کروژن نوع سوم
۴- کروژن نوع چهارم

- کروژن نوع اول

محیط تشکیل این نوع کروژن‌ محیط ‌های آبی شیرین و دریاچه‌های آب شیرین است. این نوع کروژن مرغوب‌ترین نوع کروژن است و فقط تولید نفت می‌کند. موجودات تشکیل دهنده این نوع کروژن ، جلبک‌ها هستند.
- کروژن نوع دوم

این نوع کروژن در محیط‌ های دریایی و اقیانوسی تشکیل می‌شود وبخش عمده‌ی تولیدات آن نفت ومقداری هم گازاست. کروژن نوع دوم فراوان‌ترین کروژن است؛ به‌ این دلیل که در گذشته بیشتر قسمت‌های زمین را محیط‌ های دریایی تشکیل داده بودند.
- کروژن نوع سوم

این نوع کروژن در محیط‌ های خشکی تشکیل می‌شود. البته این نکته را باید یادآور شد که رودخانه نیز جزء محیط ‌های خشکی به حساب می‌آید. تولید این نوع کروژن گاز است؛ زیرا این نوع کروژن از مواد آلی گیاهی و درختان به‌وجود آمده است.
- کروژن نوع چهارم

در نهایت کروژن نوع چهارم که هیچ هیدروکربوری به‌وجود نمی‌آورد و صرفاً کربن خالص یا اصطلاحاً گرافیت تولید می‌کند. برای این‌که کروژن موجود در ” سنگ‌های منشأ ” توانایی تولید نفت را پیدا کند، باید دانه‌های درشت مواد آلی به تدریج شکسته شوند و تبدیل به مواد آلی ریزدانه‌تر و قابل انحلال در اسیدهای آلی شوند. این مسیر تغییر و تحولات مواد آلی درون سنگ منشأ را ” بلوغ (Maturation) مواد آلی” گویند. مراحل بلوغ به شرح زیر است.

۱- دیاژنز ( Diagenesis )
این تغییرات بلافاصله بعد ازنهشته شدن مواد آلی در درون رسوبات سنگ منشأ‌ آغاز می‌شود؛ فعالیت‌های موجودات زنده ای که در کف دریا زندگی می‌کنند و همچنین بعد از گذشت مدتی، فشار رسوبات بالایی -که روی رسوبات در برگیرنده مواد آلی نشسته‌اند- می‌توانند عامل این تغییرات باشند.در این مرحله از بلوغ ، گازی به نام گاز بیوژنیک (Biogenesis) تولید می‌شود.

۲- کاتاژنز (Katagenesis )
دراین مرحله سنگ منشأ به بلوغی می‌رسد که می‌تواند نفت و گازتولید کند در واقع دما و فشار به حدی می‌رسد که مواد آلی تولید نفت و گازمی‌کنند. در مرحله کاتاژنز در یک رنج دمایی خاص، نفت شروع به تولید می‌کند که به آن (Oil window) گویند.

۳- متاژنز (methagenesis )
در این مرحله بلوغ، فقط گاز تولید می‌شود که به گاز تولید شده دراین مرحله گاز ژنتیک (genetic gas) گویند. اگرشکسته شدن مواد آلی و تبدیل به مولکول‌های کوچکتر ادامه یابد، بلوغ به مرحله متامورفیزم (metamorphism) می‌رسد. در این مرحله کربن خالص یا گرافیت تولید می‌شود که همان ذغال‌سنگ است.

تشخیص بلوغ
برای تشخیص بلوغ هرسنگ منشأ روش‌های مختلفی وجود دارد. مانند استفاده از دستگاه Rock eval که اطلاعات زیادی را در اختیارمتخصصین قرارمی‌دهد. روش دیگر استفاده از میکروسکوپ و مطالعه ماده آلی ( Vitrinite ) است که تغییرات رنگ آن منجر به تشخیص مرحله بلوغ سنگ منشأ می‌شود. روش‌های دیگری نیز وجود دارد که می‌توان به‌وسیله آن بلوغ سنگ منشأ را تخمین زد.

تشخیص نوع کروژن
اما برای تشخیص نوع کروژن موجود، می‌توان با مطالعه “میسرالی” (macelar) که در درون آن است نوع آن را تشخیص داد. هر کروژن یک macelar خاص خود را دارد که با مشاهده آن در نمونه سنگ منشأ می‌توان پی به نوع کروژن برد. به عنوان نمونه میسرال کروژن نوع دوم ویترینایت(vitrinite) نام دارد.میسرال درون سنگ منشأ یا کروژن، حکم فسیل در سنگ را دارد. همان‌طور که با دیدن فسیل یک سازند خاص می‌توان به نوع سازند پی برد، با دیدن میسرال هر نوع کروژن می‌توان به نوع کروژن آن پی برد.

کاربردها
یکی از کاربردهای ژئوشیمی، در مطالعه سنگ منشأ است که می توان به‌ وسیله این نوع مطالعه تشخیص داد که آیا این “سنگ منشأ” توانایی تولید هیدروکربور را دارد و اگر دارد چه نوع هیدروکربوری (نفت یا گاز)‌ می تواند تولید کند؟ آیا تولید نفت آن مقرون به صرفه و قابل توجه است یا خیر؟ از کاربردهای دیگر ژئوشیمی آلی ، در اکتشاف نفت و مطالعه مخازن نفتی است. از کارهایی که در ژئوشیمی آلی انجام می‌شود مطابقت نفت با نفت (oil-oil correlation) یا نفت با سنگ منشأ (oil-source correlation) است، به‌این معنی که در مطابقت نفت با سنگ منشأ‌، نفت موجود دریک سنگ مخزن با سنگ‌های منشأ‌ اطراف از جهات مختلف مطابقت داده می‌شود و به این ترتیب می‌توان سنگ منشأ نفت موجود در مخزن را مشخص کرد و ازاین طریق این امکان را بررسی کرد که آیا در مسیر بین سنگ منشأ و سنگ مخزن ، تله‌ی نفتی دیگری هم وجود دارد یا خیر و به این ترتیب اولویت‌های حفاری برای اکتشاف یا حفاری‌های بعدی با حداقل ریسک را مشخص کرد و یا درمطابقت نفت با نفت (oil-oil correlation) نفت دو یا چند مخزن را با هم مقایسه و مطالعه کرد؛ به این منظورکه آیا دارای سنگ منشأ یکسانی هستند یا خیر؟ این تطبیق کمک زیادی در اکتشاف تله‌های نفتی بعدی می‌کند.
از دیگر کاربردهای ژئوشیمی آلی مطالعه نفت موجود در مخازن است. امروزه بعضی از مخازن کشور با مشکل رسوب آسفالتن روبرو هستند. به این ترتیب که در پایین این مخازن یک لایه نازک آسفالتن تشکیل می‌شود و باعث می‌شود به عنوان نمونه، قسمت آبران مخزن که در قسمت زیرین مخزن قرار دارد از قسمت نفتی جدا شود و نتواند به‌خوبی انرژی لازم برای حرکت نفت را فراهم کند.
با مطالعات ژئوشیمیایی آلی نفت موجود در مخزن می‌توان عامل تشکیل آسفالتن را پیدا کرد و مانع از تشکیل آن شد. از دیگر مشکلات این است که در سطح تماس آب با نفت، آب می‌تواند قسمت‌های سبک نفت را درخود حل کند (Water washing) و با خود به جاهای دیگر ببرد و این نیز زیان آور است و باعث سنگین شدن نفت باقی مانده می‌شود و یا میکروب‌هایی که از طریق آبهای زیرزمینی به نفت وارد می‌شوند باعث سنگین‌تر شدن نفت می‌شوند. از آن‌جا که خوراک این میکروب‌ها مواد نفتی سبک است، این میکروب‌ها با مصرف این مواد ؛ باعث می‌شوند نفت موجود در این مخازن به نفت سنگین تبدیل شود. با مطالعات ژئوشیمیایی آلی و اعمال روش‌های پیشنهادی آن می‌توان این آثار زیان بار را کم کرد. همچنین در ازدیاد برداشت به روش میکروبی یا MEOR ، که برای نفت سنگین باقی‌مانده در مخزن به‌کار می‌رود، نیز نیاز به مطالعه نفت موجود در آن مخزن داریم تا با پی‌بردن به ترکیب نفت و میکروب‌های موجود در آن ، شرایط را برای رشد میکروب‌هایی فراهم کنیم که با مصرف مواد نفتی و ایجاد گاز در مخزن ، فشار مخزن را افزایش می‌دهند و باعث ازدیاد برداشت نفت باقی‌مانده می‌شود
+ نوشته شده در  پنجشنبه چهاردهم شهریور 1387ساعت 11:50  توسط محمد جولایی  | 

نويسنده‌گان:

[ حامد نيكويي ] - دانشجوي مهندسي معدن، دانشگاه يزد
[ سجاد بيات ] - دانشجوي مهندسي معدن، دانشگاه يزد
[ حسين مجتهدزاده ] - استاديار دانشكده مهندسي معدن، دانشكاه يزد

 

لینک دریافت



+ نوشته شده در  دوشنبه سی و یکم تیر 1387ساعت 12:11  توسط محمد جولایی  | 

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.»
+ نوشته شده در  جمعه دوم فروردین 1387ساعت 13:11  توسط محمد جولایی  | 

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.
+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و هفتم دی 1386ساعت 15:56  توسط محمد جولایی  | 

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.
+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و هفتم دی 1386ساعت 15:55  توسط محمد جولایی  | 

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.
+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و هفتم دی 1386ساعت 15:55  توسط محمد جولایی  | 

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.
+ نوشته شده در  پنجشنبه بیست و هفتم دی 1386ساعت 15:54  توسط محمد جولایی  |