گاز و نفت از لایه ها و شکاف ها بالا می روند تا به سطح زمین برسند، مگر آنکه بر سر راه خود به طبقه ی غیر قابل نفوذی برخورده و بدام افتند. اگر بر سر راه نفت هنگام بالا رفتن از این شکاف ها طبقه ی غیر قابل نفوذی پیدا نمی شد، امروزه اثری از نفت در زیر زمین نبود و صنعتی هم به این اسم و عظمت وجود نداشت.
نفت گیرها چنانچه گفته شد، مخازنی هستند که نفت در آن ها بدام افتاده و محبوس می گردد. این مخازن معمولا در خمیدگی و گسستگی های طبقات زمین وجود داشته است و شامل یک طبقه ی قابل نفوذ در سر پوشی از سنگ غیر قابل نفوذ می باشد. سنگ ها و لایه هایی که تشکیل نفت گیر می دهند، اشکال و انواع گوناگونی دارند که مهمترین آن ها نفت گیر های طاقدیس گسسته و چینه ای می باشد.
نفت گیر تاقدیسی یا گنبدی، ساختمان و شکل طبقه ی سنگی که تشکیل این نوع نفت گیر را می دهد، شباهت به کاسه ی وارونه دارد. نفت و گاز در قسمت فوقانی این نوع نفت گیر جمع شده و بواسطه ی غیر قابل نفوذ بودن سقف آن همان جا می ماند. اغلب مخازن زیر زمینی نفت ایران خصوصا اکثر مناطق اخیر کشف شده ی فلات قاره ی ایران در خلیج فارس ار همین نوع تاقدیسی یا گنبدی می باشد[۵۹].
مخازن نفتی فلات قاره ی ایران در خلیج فارس را اغلب مانند سایر نفاط ایران سنگ مخزن آسماری پوشانده است. چون در سال های اخیر اطلاعات زیادی در خصوص سنگه مخزن آسماری و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد سیال مخزن و طرز عمل آن ها جمع آوری شده است، لذا یک روش متحد الشکل در مورد طرز عمل بدست آوردن نفت از مخازن آسماری ایجاد شده است.
درک صحیح طرز عمل مخازن آسماری کاملا برای به کار بردن بهترین روش به منظور توسعه و عملیات استخراج و همچنین حفظ مخازن کاملا ضروری می باشد. سنگ آسماری غالبا دارای خواص فیزیکی زیر می باشد:
خلل و فرج
قابلیت نفوذ پذیری
فشاری که در کانال های موئی موجود است.
ظرفیت استخراج اکثر این چاه ها در ردیف ظرفیت بزرگ ترین چاه ها می باشد.
روش های ارزیابی مخازن نفتی
برای بدست آوردن اطلاعات در مورد خصوصیات مخزن، مطالعه ی عملیات گذشته ی آن لازم می باشد. اطلاعات و ارقام صحیح روی میزان استخراج نفت، گاز، فشار، تغییر عمل، تماس نفت و گاز، نفت و آب، تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی ماده ی سیال مخزن، قدرت استخراج چاه با زمان از شرایط ضروری و لازم برای ارزیابی صحیح مخزن می باشد.
موقعی که نفت خام خارج شد و فشار مخزن کم شود، گاز از محلول نفت جدا می گردد. قسمتی از آن به سر پوش گاز که احتمالا در حال انبساط و خارج کردن نفت از زمینه ی سنگ است، مهاجرت کرده و قسمت دیگر در همان منطقه ی نفت باقی مانده، باعث خارج نمودن نفت از خلل و فرج می گردد.
طرز اکتشاف، استخراج و بهره برداری از نفت فلات قاره ی ایران در خلیج فارس
عملیات اکتشاف بوسیله ی دستگاه های ثقل سنج، لرزه نگار و سایر آلات و ادوات ژئو فیزیکی انجام می گیرد. هزینه ی تهیه ی آلات و ادوات حفاری و استخراج در دریاها بسیار زیاد تر از هزینه ی تهیه ی آلات و ادوات اکتشاف معمولی می باشد.
بعضی پارامترهای موثر در تعیین رژیم حقوقی میادین مشترک در لابه لای کتاب ها و نوشته ها
اکتشاف نفت در مراحل اولیه، توسط زمین شناسان و گروه های دیگر علوم مختلف صورت می گیرد. مراحل اکتشاف نفت علاوه براینکه هزینه های بسیار هنگفت و بالایی را از نظر اقتصادی و زمان به خود اختصاص می دهد شامل پارامتر هایی است که در تعیین رژیم حقوقی یک میدان مشترک حائز اهمیت است. در این فصل سعی بر این است که با توجه به توان کم علمی ام، در رشته های مختلف از جمله زمین شناسی، ژئوفیزیک، ژئوشیمی و مهندسی نفت و ….. تا آنجا که می توانم بعضی از فاکتور های مهم را که در شناسایی میدان، مراحل اکتشاف، استخراج و تولید مهم هستند، پیدا کرده و نقش آنان را در رژیم حقوقی میادین نفتی و گازی مورد بررسی قرار دهیم.
قدیمی ترین تئوری برای اکتشاف نفت، تئوری تاقدیس[۶۰] بود که به وسیله ی هانت[۶۱] در سال ۱۸۶۲ معرفی شد. کاربرد این تئوری برای یافتن نفت در قله ی تاقدیس ها ایزار موفقی بود. این تئوری به عنوان تئوری اصلی برای اکتشافات مهم نفتی در آمریکا، ونزوئلا، آرژانتین و برمه و بخصوص در مسجد سلیمان ایران مورد استفاده قرار گرفت. بعد از پیدا شدن نفت در سال ۱۸۸۰ در رسوبات دریایی پنسیلوانیا که ارتباطی با ساختمان تاقدیسی نداشت و شکل گیری نقت گیر صرفا ناشی از تغییر رخساره ی رسوبات بود، مشخص شد که ذخایر نفتی می تواند در حوضچه های غیر چین خورده هم وجود داشته باشد. در نتیجه مفهوم نفت گیر های چینه ای با این کشف فراگیر شد. اکتشاف مخازن عظیم هیدروکربوری در کربنات ها در میدان هایی نظیر مسجد سلیمان ایران، کرکوک عراق، کرتاسه ی مکزیک و آمریکا نشان داد که نفت می تواند در سنگ های کربناته نیز یاقت شود.
بعد از دهه ی ۱۹۲۰ باروی کار آمدن روش های جدید نظیر مغناطیس سنجی، ثقل سنجی، مطالعات لرزه ای اکتشاف نفتی، راه تازه ای برای پی بردن به ساختارهای زیر سطحی غیر قابل مشاهده از سطح پیدا نمود. در سال ۱۹۲۷ در فرانسه اولین نمودار های ژئو فیزیکی برای اندازه گیری تخلخل و آب اشباع شدگی در چاه های حفاری شده مورد استفادهقرار گرفت.
در دهه ی ۱۹۵۰ قانون دینامیک سیالات به طور موقتی توسط هورت و هیل پرای توصیف مهاجرت و ذخیره ی نفت به کار برده شد. در دهه ی ۱۹۷۰ پیشرفت در کسب و پردازش اطلاعات ارزه ای و نیز استفاده از کامپیوترهای سریع برای این منظور ، توانست نیمرخ های لرزه ای بسیار دقیق را بدست دهد و لذا امروزه این مقاطع سیمای عمومی درون زمین را به خوبی مشخص می کند[۶۲].
پوسته ی زمین، جایی که هیدروکربن را می یابیم.
انواع بسیار متفاوتی از نفت خام و گاز طبیعی وجود دارد که بضی از آنها اررزشمند تر از بقیه هستند. نفت های خام سنگین بسیار غلیظ بوده و دارای گرانروی بالا بوده و تولید آنها تقریبا مشکل یا غیر ممکن است. در حالی که نفت های خام سبک بسیار سیال بوده و به آسانی تولید می شوند. نفت های خام کم ارزش تر معمولا ترش بوده و دارای گوگرد می باشند و گازهای طبیعی ترش نیز مقادیری سولفید هیدروژن دارند. بعضی از نفت های خام که با کمترین حرارت مشتعل می گردند نسبت به بقیه ی نفت های خام دارای مایعات گازی و بنزین بیشتری یوده و ارزش آن ها بالا تر است.
برای دانستن یک ذخیره ی تجاری نفت یا گاز، وجود سه شرط زمین شناسی لازم است. در ابتدا باید سنگ مادر مناسبی در زیر زمین ناحیه وجود داشته که در گذشته ی زمین شناسی نفت و گاز تولید کرده باشد. شرط دوم وجود یک سنگ مخزن مجزا بوده که بتواند نفت یا گاز را در خود ذخیره نماید و شرط سوم وجود یک تله ی نفتی در سنگ مخزن است که بتواند گاز یا نفت را در مقادیر تجاری متمرکز و محبوس نماید.
پوسته ی بالایی زمین در نواحی تولید نفت و گاز از لایه های رسوبی ساخته شده است. سنگ های مادر و مخزن نفت و گاز، سنگ های رسوبی می باشند.این سنگ ها از آن جهت که از رسوبات ساخته شده اند به سنگ های رسوبی معروف هستند. سنگ های رسوبی از ذراتی مانند دانه های ماسه که از شکستن و تخریب سنگ های قبلی موجود در زمین و حمل و نقل آن ها ایجاد شده اند و یا از صدف های دریایی و یا نمک های ته نشین شده درآب ساخته می شوند. سنگ های رسوبی سازنده ی پوسته ی زمین میلیون ها و گاهی میلیارد ها سال سن دارند. رسوبات قدیمی لایه لایه روی هم انباشته شده و سنگ های رسوبی را تشکیل داده که برای یافتن و تولید نفت و گاز حفاری می شوند. منشا نفت و گاز مواد آلی هستند که در لابه لای سنگ های رسوبی دفن و محبوس گردیده اند. متداولترین سنگ رسوبی غنی از مواد آلی (سنگ مادر اغلب نفت ها و گازها) شیل سیاه می باشد. این سنگ به صورت گل های غنی از مواد آلی در کف اقیانوس های قدیمی ته نشین گردیده است.
در زیر زمین «درجه ی حرارت» مهمترین عامل برای تبدیل مواد آلی به نفت و گاز می باشد. هنگامی که سنگ مادر بوسیله ی رسوبات بیشتری پوشانده شد و در اعماق بیشتر زمین دفن گردید، بتدریج گرم و گرم تر می شود. حداقل درجه حرارت برای تشکیل نفت ˚C 65 است که در عمق ۲۱۳۰ متر زیر سطح زمین بوجود می آید.
نفت از این عمق حدود ۵۵۰۰ متر در دمای ˚C 150 تولید می شود. واکنش هایی که باعث تغییر مواد آلی به نفت می شود بسیار پیچیده بوده و زمان زیادی را نیاز دارد. اگر سنگ مادر در عمق بیشتری قرار گیرد که دما از ˚C 150 بیشتر شود، در این صورت ماده ی آلی باقی مانده گاز طبیعی تولید می کند. نفت و گاز نسبت به آب که در سنگ های رسوبی زیر زمینی موجود است، چگالی کمتری دارند[۶۳].
هنگامی که نفت و گاز تولید شد در اثر خاصیت شناوری و از طریق شکاف و شکستگی های موجود در سنگ های زیرزمینی به طرف بالا حرکت می کند. نفت و گاز بالا آمده می تواند لایه ای از سنگ مخزن را اشغال نماید. سنگ مخزن، نوعی سنگ رسوبی است که دارای میلیاردها فضای خای بسیار کوچک می باشد. معمول ترین سنگ رسوبی، ماسه سنگ است که از دانه های ماسه ای شبیه ماسه های ساحل تشکیل گردیده است. دانه های ماسه ای شبیه کره هایی هستند که نمی توانند به طور کامل همدیگر را بپوشانند. بنابراین فضای خالی بین دانه های ماسه در یک ماسه سنگ وجود دارد.
سنگ آهک به عنوان یکی دیگر از سنگ های رسوبی متداول از لایه های صدف یا ریف هایی ساخته شده که بین پوسته ها و مرجان ها فضای خالی وجود دارد. نفت و گاز می توانند از داخل این فضاهای خالی در لایه ی سنگ مخزن جریان یابند. هر سیالی (آب، نفت، گاز) هم در سطح و هم در زیر زمین معمولا در امتداد مسیری که کمترین مقاومت را داشته باشد، بهترین مسیر را برای حرکت انتخاب می کند. در زیرزمین، مسیر دارای کمترین مقاومت، در امتداد سنگ مخزن است. این به این دلیل است که اغلب فضاهای خالی به یکدیگر مرتبط اند و سیال می تواند از یک فضای خالی به فضای دیگر در جهت شیب لایه به طرف سطح حرکت کند. آسانی و توانایی عبور سیال از داخل سنگ مخزن اصطلاحا «نفوذپذیری» وحرکت نفت و گاز در جهت شیب سنگ مخزن به طرف سطح را مهاجرت می نامند. به دلیل فرآیند مهاجرت، نفت و گاز می تواند تا مسافت قابل توجهی هم در جهت افقی و هم در جهت قائم از محلی به که در ابتدا تشکیل شده اند، دور شوند.
همان طورکه نفت و گاز در جهت فراشیب مخزن حرکت می کند، نفت گیر را تشکیل می دهد. نفتگیر بلندترین نقطه ی سنگ مخزن است که نفت و گاز در آنجا متوقف و متمرکز گردیده است. از آنجا که فضاهای خالی سنگ مخزن بوسیله ی آب اشغال شده است، بنا براین نفت و گاز به بخش بالایی سنگ مخزن جریان می یابد. یکی از انواع نفت گیر ها قوس یا کمانی طبیعی در سنگ مخزن است که تاقدیس یا گنبد نامیده می شود.
در نفت گیر سیالات بر حسب چگالی خود تفکیک می شوند. گاز که از همه سبک تر است به بالاترین نقطه ی نفت گیر رفته و تشکیل کلاهک گازی می دهد. نفت در بخش میانی تشکیل مخزن نفتی را داده و آب شور که از همه سنگین تر است در بخش تحتانی قرار می گیرد. برای تکمیل یک نفت گیر، باید روی آن یک «پوش سنگ» قرار گیرد. پوش سنگ لایه ای ناتراوا است که اجازه ی عبور و حرکت سیال را نمی دهد. بدون وجود پوش سنگ نفت و گاز به سطح زمین تراورش می نمایند. شیل و سنگ نمک دو نوع از پوش سنگ های رسوبی متداول اند.
چگونه مخزن زیر زمینی پیدا می شود؟
پس از سال های متمادی شرکت های نفتی به این واقعیت رسیدند که با نقشه برداری رخنمون های سنگ رسوبی در روی سطح زمین، امکان ردیابی آن ها در زیرزمین و در نهایت تعیین محل نفت گیر ها امکان پذیر خواهد بود. به همین جهت زمین شناسان به خدمت گرفته شدند.
بعدها، روش لرزه ای برای تعیین نفت گیرهای مدفون در زیرزمین توسعه یافت. اکتشاف لرزه ای دارای یک منبع (چشمه) و یک گیرنده است. منبع مانند دینامیت در رو یا نزدیک سطح زمین قرار گرفته و با انفجار ( انرژی امواج و امواج صوتی) به زیر زمین می فرستد. امواج صوتی به لایه های سنگ رسوبی برخورد کرده و با برگشت به سطح زمین توسط گیرنده دریافت می شود. انعکاسات صوتی، تصویری از لایه های سنگی زیرزمین به ما می دهد . تنها راه برای اطمینان از وجود مقادیر تجاری نفت و گاز در یک نفت گیر، «حفر چاه» می باشد. چاهی که برای یافتن یک میدان نفت و گاز جدید حفاری می شود، «چاه خودسر یا وحشی» نامیده می شود. اغلب چاه های خودسر، خشک و بدون مقادیر تجاری نفت و گاز هستند.
برج فولادی بالای چاه بنام دکل، وظیقه ی بالا و پایین بردن ابزار آلات را در چاه به عهده دارد. چاه ممکن است قائم یا مایل حفاری شود. سیستم های مهم برج حفاری، «سیستم چرخش گل» می باشد. گل حفاری از طریق لوله های حفاری به داخل چاه پمپ شده و از طریق سوراخ های موجود در سر مته به کف چاه می رسد و دوباره از طریق فضای موجود بین لوله های حفاری و جداره ی چاه به سطح زمین باز می گردد. گل حفاری باعث بالا آوردن خرده سنگ های کنده شده توسط مته به سر چاه می گردد. به این خرده سنگ ها در اصطلاح کاتینگ می گویند. دیوار چاه در حین حفاری با گل سنگین پوشیده می شود. این عمل مانع از جریان سیالات مانند آب، نفت و گاز از سنگ های زیرزمینی به داخل چاه می شود. اگر احیانا نفت و گاز به کف برج حفاری هجوم آورد باعث آتش سوزی خواهد شد. اگر حتی فقط آب از سنگ های زیر زمینی داخل چاه جریان یابد، تخریب و ازبین رفتن چاه را به دنبال خواهد داشت. گل حفاری منجر به پس زدن سیالات به داخل سازند می شود. « چاه های دریایی» نیز مانند چاه های خشکی حفاری می شوند. هنگامی که یک میدان دریایی شناسایی شد، در آن محل سکوی حفاری تولیدی جهت باقی مانده ی چاه ها و تولید نفت و گاز استقرار می یابد[۶۴].
از آنجا که گل حفاری مانع از ورود هیدروکربن از داخل سنگ ها به چاه می شود، مخزن بدون برخورد نفت با نفت و گاز حفاری می شود، جهت ارزیابی چاه با کمک شرکت ارائه ی خدمات چاه پیمایی، از درون چاه نمودار تهیه می شود. کامیون نمونه دار گیری سر چاه متوقف شده و ابزاری استوانه ای شکل به نام سوند حفاری از آن خارج شده و از طریق یک کابل به ته چاه ارسال می گردد. همانطور که سوند به بالا کشیده می شود، ویژگی های سنگ ها و سیالات داخل آن ها از قبیل ویژگی های الکتریکی، صوتی،و رادیواکتیویته بدون تماس با دیواره ی چاه ثبت می گردد. این ویژگی ها روی یک کاغذ نواری بلند به نام نمودار چاه ثبت می گردد. این اندازه گیری ها برای تعیین ترکیب شمیایی هر یک از لایه های سنگی، وجود فضاهای خالی و نوع سیالات داخل آن ها(آب، نفت و یا گاز) استفاده می شود. به منظور جریان نفت و گاز به داخل چاه، به کمک مواد منفجره، سوراخ هایی در لوله های جداری ایجاد می شود که به این عمل مشبک کاری می گویند. در ادامه یک رشته ی طویل از لوله ی فولادی با قطر کم به نام لوله ی مغزی در وسط چاه معلق می شود. سیالات تولیدی (آب، نفت و گاز) از طریق لوله مغزی به سطح آورده می شوند.
در یک چاه گازی، گاز با فشار خودش به سطح آورده می شود. تعدادی چاه های نفتی وجود دارند که در مراحل ابتدایی توسعه ی میدان نفتی، فشار کافی برای جریان به سطح زمین نداشته اند. چاه های نفت و گاز با مجموعه ای از پیچ ها و شیر ها و مهره ها به نام درخت کریسمس برای کنترل جریان به سطح تکمیل و بسته می شوند. اغلب چاه ها فشار کافی برای جریان به سطح زمین را نداشته و به همین دلیل بایستی از روش های مصنوعی استفاده شود. پمپ مکش متداول ترین روش ها می باشد. در سطح زمین نفت یه یک سیستم جداکننده جهت پاکسازی نفت از ناخالصی ها مانند آب و گاز های خورنده هدایت شده و سپس در اختیار خطوط انتقال قرار می گیرد.
با کاربرد دارد روش اسید کاری و شکستگی در مخزن، تولید افزایش می یابد. در فرآیند اسیدکاری با اضافه کردن اسید به چاه بعضی از سنگ های مخزن در مجاورت چاه انحلال می یابند. در فرآیند شکستگی با استفاده از مایع پر فشار پمپ شده به داخل چاه، سنگ مخزن تحت تاثیر شکستگی هیدرو لیکی قرار می گیرد . با ادامه ی تولید از سنگ مخزن زیرزمینی، فشار روی سیالات باقی مانده، کاهش می یابد. شکل منحنی افت و مقدار نهایی نفت و گاز تولید شده به رانش مخزن، یعنی میزان انرژی که نفت و گاز را از سنگ های مخزن به داخل چاه میراند بستگی دارد. «بازیافت نهایی» گاز از یک مخزن گازی حدود ۸۰% است. مخازن نفتی بازدهی کمتر و بسار متغییری دارند. محدوده ی بازیافت آنها بین ۵ تا ۸۰ % و میانگین ۳۰ % نفت موجود در مخزن است. این نشان می دهد که ۷۰% از نفت در مخازن به علت کاهش فشار باقی می ماند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.