مراحل اکتشاف نفت خام و بررسی متد های اکتشاف ژئوفیزیکی و زمین شناسی آن

روش های ژئوفیزیکی در مراحل اکتشاف نفت (Geophysical Methods)

روش های ژئوفیزیکی اکتشاف نفت خام (Hydrocarbon Exploration) در واقع مبتنی بر علم ژئوفیزیک هستند که خود ترکیبی از علوم زمین شناسی و فیزیک است. در علم ژئوفیزیک از اندازه­‌گیری ها و روش های فیزیکی برای مطالعه و تحلیل زمین و پدیده های مربوط به آن استفاده می­‌گردد. روش های ژئوفیزیکی اکتشاف نفت خام شامل سه دستۀ زیر هستند:

1- روش ثقل سنجی یا گراویمتری (Gravimetry Method)

در این روش از وسیله ای به نام ثقل سنج یا گراویمتر استفاده می‌­شود. ساختار کلی گراویمترها به صورت یک جرم متصل به یک فنر است و یک نیروسنج در بالا که تغییرات شتاب ثقل وارد بر جرم را اندازه می­‌گیرد. طبق رابطه­ گرانش، هرگاه دو جسم به جرم m و M به فاصلۀ r از هم قرار بگیرند، نیروی جاذبه­ بین آن­ها برابر است با:

از طرفی بنابر قانون دوم نیوتون :  F = m.g و همچنین رابطه­ چگالی m = ρ . V

از معادلۀ بالا نتیجه می‌توان گرفت که شتاب ثقل در نقاط مختلف یک منطقه به چگالی لایه های تشکیل دهندۀ آن منطقه وابسته است. با عبور گراویمتر از بالای منطقۀ مورد بررسی، این دستگاه پروفیل شتاب ثقل آن ناحیه را رسم می­‌کند. وجود طاقدیس ها، گسل ها، گنبد نمکی و هرگونه تغییرات در چگالی لایه های زیرین زمین سبب ایجاد تغییرات در پروفیل شتاب ثقل می‌­شود.

همچنین عواملی مانند شرایط جغرافیایی، جزر و مد، اختلاف ارتفاع و… باعث تغییر شتاب ثقل می­‌شوند که باید تصحیح های مربوط به این عوامل روی شتاب ثقل انجام شده و سپس پروفیل مورد بررسی قرار گیرد.

 

واحد اندازه گیری شتاب ثقل، گال (G) نامیده می­‌شود که برابر با سانتی متر بر مجذور ثانیه است. به علت کم بودن میزان تغییرات شتاب ثقل، معمولاً برای اندازه گیری ها از واحد میلی گال (mG) استفاده می‌­شود.

همانگونه که در شکل زیر مشاهده می­‌شود، وجود گنبد نمکی باعث کاهش چگالی لایه ها شده و پروفیل شتاب ثقل در آن نقطه دچار افت و پایین آمدگی شده است.

 

2- روش مغناطیس سنجی (Magnetometry Method)

در این روش از یک مغناطیس سنج عقربه ای یا دیجیتالی استفاده می­‌شود. اساس کار آن به این صورت است که تغییرات میادین مغناطیسی در منطقه­ مورد نظر، اندازه گیری شده و تحلیل می­‌گردد. اصولاً سنگ‌های مختلف در لایه های زمین خواص مغناطیسی مختلفی دارند. به طور مثال سنگ های آذرین به علت وجود مانیتیت در ساختار آن­ها دارای خاصیت مغناطیسی قوی ای هستند.

در مراحل اکتشاف نفت ، هنگام استفاده از مغناطیس سنج، این دستگاه منطقه را بررسی می­‌کند و در جایی که سنگ آذرین یا سنگ های مغناطیسی دیگر تشخیص داد، احتمال وجود نفت رد می­‌شود. اما در مورد لایه های رسوبی که خاصیت مغناطیسی کمی دارند می­‌تواند وضعیت قرارگیری و سکوی بلورین آن­ها را تشخیص دهد. نهایتاً با رسم پروفیل حوزه­ مغناطیسی و مطالعۀ آن امکان وجود نفت در منطقه بررسی می­‌شود.

 

3- روش لرزه نگاری (Seismic Method)

لرزه نگاری یکی دیگر از مراحل اکتشاف نفت است. در روش لرزه نگاری، به وسیله­ تجهیزات مخصوص نوعی زمین لرزه­ی بسیار خفیف ایجاد می­‌کنند. این زمین لرزه باعث تشکیل امواج لرزه ای می‌­شود که به سوی عمق زمین می­‌روند. این امواج پس از شکست و بازتاب های فراوان مجدداً به سطح زمین برمی­‌گردند و به وسیلۀ گیرنده‌های مخصوص دریافت می­‌شوند تا خصوصیات آن­ها مورد مطالعه قرار گیرد.

در لرزه نگاری فقط امواج طولی مورد استفاده قرار می­‌گیرند. این امواج که دارای سرعت انتشار بالایی هستند مانند یک نیمکره در حال انبساط، منتشر می‌­شوند. سرعت انتشار امواج تابعی از چگالی سنگ ها و خواص ارتجاعی آن­ها است.

اگر امواج ارسالی پس از برخورد با سطح دو لایه­ مختلف منعکس گردد به آن امواج بازتابی می­‌گویند. همچنین در مواردی موج پس از رسیدن به یک لایه که سرعت پیمایش در آن بیشتر است، به طور کامل می­‌شکند. پس از طی مسافتی از حدفاصل دو لایه به سطح زمین باز می­‌گردد که در این حالت به آن امواج شکسته می­‌گویند.

روش استحصال امواج در سطح زمین به این گونه است که معمولاً 24 گیرنده به نام ژئوفن (Geophone) برای مناطق خشکی و هیدروفن (Hydrophones) برای دریا، در طول یک خط مستقیم به فاصلۀ 20 تا 100 متر از یکدیگر قرار می­‌گیرند.

با برخورد امواج به گیرنده ها، ارتعاشات مکانیکی ایجاد شده در آن­ها تبدیل به یک جریان الکتریسیتۀ ضعیف می­‌شود. این جریان در ادامه از یک تقویت کننده عبور می­‌کند و در پایان علائم مخصوص بر روی نوارهای لرزه نگاری ثبت و رسم می­‌شود. با مطالعۀ این علائم می­‌توان زمان رفت و برگشت امواج، فرکانس موج و دیگر مشخصات را تعیین کرده و به خواص لایه های زمین و احتمال وجود نفت و عمق آن پی برد.