يكي از روش هاي مهم براي اكتشاف ذخاير هيدروكربوري ، به كارگيري روش ژئوفيزيكي مي باشد. امروزه روشهاي بسيار متنوعي براي اكتشاف ذخاير هيدروكربوري وجود دارد. به كارگيري تكنيكهاي اقتصادي و همراه با خطاي كم ، جزو برنامه‌هاي شركتهاي نفتي بزرگ دنيا است. به طوركلي از روشهاي اكتشاف ذخاير هيدروكربوري ، را ميتوان به چهار دسته زمينشناسي، ژئوشيمي، ژئوفيزيك و دورسنجي تقسيم كرد.
با توجه به اينكه در اكثر كشورهاي دنيا از جمله كشورمان ، براي اكتشاف ذخاير نفت از روش ژئوفيزيكي استفاده ميشود ، در تحقيق حاضر سعي شده است با معرفي اجمالي روش ژئوفيزيكي ، به كاربرد آن در اكتشاف ذخاير هيدروكربوري نيز اشاره شود.
◄ روش هاي ژئوفيزيكي در اكتشاف ذخاير هيدروكربوري:
تكنيكهاي ژئوفيزيكي بخصوص لزره‌نگاري، امروزه به عنوان مؤثرترين روش ها براي درك زمينشناسي و بررسي تغييرات خواص فيزيكي سنگها مانند شكستگي، تراوايي، اشباع از سيال و غيره كه در مشخص‌نمودن خواص مخازن هيدروكربوري بكار مي‌روند، شناخته شده اند.
از آنجا كه در مقوله ژئوفيزيك ، علوم متعددي كاربرد يافته‌اند، آشنايي با اين موضوع گام مؤثري براي درك كاربرد علوم در شناسايي خواص فيزيكي زمين است.
ژئوفيزيك به طور كلي شامل مطالعه زمين توسط اندازه‌گيري خصوصيات فيزيكي سنگها با استفاده از وسايل مناسب و با بكارگيري تكنيكهاي بخصوص در سطح زمين مي‌باشد. وجود هرگونه ناهنجاري اندازه‌گيري شده در خواص زمين مانند ميدان جاذبه، ميدان مغناطيسي، چگالي، سرعت سير امواج، مقاومت ويژه الكتريكي و غيره ، بيانگر تفاوت ويژگيهاي فيزيكي مرتبط با خصوصيات زمينشناسي مي‌باشد. اندازه‌گيري خصوصيات فوق در سطح زمين و مربوط‌نمودن آن به تغييرات موجود در عمق زمين سبب بدست‌آوردن تصوير مطلوبي از تغييرات خواص زمينشناسي است؛ اين موضوع ، بحث علم ژئوفيزيك است.
امروزه علم ژئوفيزيك علاوه بر كاربرد در اكتشاف ذخاير زيرزميني (شامل نفت و گاز، ذخاير آب زيرزميني و كانيهاي اقتصادي)، براي مقاصد مهندسي سازه‌هاي عظيم مانند سدسازي و پل‌سازي توسعه فراواني يافته است. در حيطه علوم نيز ژئوفيزيك راهگشاي اثبات نظريه‌هاي متعددي شده است كه در امور هوانوردي و دريانوردي، مطالعات تكتونيك، نقشه‌برداري و بسياري علوم ديگر كاربردهاي حياتي دارند.
كاربرد ژئوفيزيك در اكتشاف ذخاير نفت و گاز از دهه 1920 آغاز شد. از آغاز دهه 1940 ژئوفيزيك جايگزين روشهاي معمول زمينشناسي در اكتشاف منابع هيدروكربوري گرديد. ظهور كامپيوتر در حيطه علوم زمين، دگرگوني شگرفي از كاربرد ژئوفيزيك عملي در اكتشاف مخازن هيدروكربوري ايجاد كه تاكنون همواره در مسير پيشرفت قرار داشته است.
امروزه با استفاده از روش انعكاس لزره‌اي و اعمال مراحل پيچيده رياضي توسط كامپيوتر، ميتوان يك مقطع زمينشناسي دقيق از طبقات سنگهاي داخل زمين تا اعماق نسبتاً زياد (بيش از 7 كيلومتر) تهيه نمود و خصوصيات متعدد ساختماني و “استراتيگرافي” سنگهاي زير سطح زمين را شناخت و به وجود يا عدم وجود تله‌هاي نفت و گاز در آن پي برد و درصورت لزوم، محل دقيق حفاريها را براي دسترسي به اين منابع به طور بهينه تعيين نمود. در زير به اختصار به معرفي و توضيح روشهاي متداول ژئوفيزيكي كه در اكتشاف نفت و گاز كاربرد دارند، مي‌پردازيم. لازم به توضيح است كه هر سه روش بيان‌شده در صنعت نفت كشورمان مورد استفاده هستند:
◄ مغناطيس سنجي:
پي‌جويي مغناطيسي از قديمي‌ترين روشهاي ژئوفيزيكي اكتشافي است كه سالهاست در پي‌جويي نفت و گاز، كانيهاي اقتصادي و حتي براي مقاصد باستان‌شناسي مورد استفاده قرار گرفته است.
امروزه روش مغناطيس سنجي مقدم بر ساير روشهاي ژئوفيزيكي در اكتشاف منابع نفت و گاز اعمال مي‌گردد تا اطلاعات مفيدي در مورد وسعت و ضخامت حوضه رسوبي تحت كاوش فراهم نمايد. اين اطلاعات براي مناطقي كه قبلاً كارهاي اكتشافي در آن صورت نگرفته (مانند مناطق فلات قاره)، از اهميت زيادي برخودار است. همچنين اين روش در شناسايي منابع مغناطيسي در بين لايه‌هاي رسوبي و تشخيص تودههاي “ولكانيك” و “ساب‌ولكانيك” در عمق زمين مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اساس روش مغناطيسسنجي بر اندازه‌گيري مؤلفه‌هاي ميدان مغناطيسي زمين توسط دستگاههاي مختلف منيتومتر مبتني است. در اين روش مواردي چون: “شدت كل ميدان مغناطيسي”، “مؤلفه‌هاي قائم و افقي ميدان مغناطيسي”، و “زواياي ميل و انحراف ميدان مغناطيسي زمين” ثبت ميشود؛ و پس از آن ، تصميمات متعددي از جمله حذف آثار تغييرات روزانه و ساليانه ميدان مغناطيسي زمين، نقشه‌هاي منحني‌‌هاي هم‌شدت، هم‌انحراف و هم‌ميل تهيه ميشود كه اطلاعات مفيدي در اختيار قرار مي دهند. اين اطلاعات راجع به گسترش و ضخامت سازند‌هاي رسوبي، تعيين حضور تودههاي آذرين يا دايكهاي آتشفشاني كه از عوامل مخرب تجمع هيدروكربور در مخزن هستند. خلاصه اينكه ، اين نقشه ه ، پتانسيل هيدروكربوري سازند را براي ما مشخص مي‌نماياند. نقشه‌هاي مزبور در علوم هوانوردي و دريانوردي نيز از كاربرد ويژه‌اي برخوردار هستند.
تمام توانايي‌هاي فوق براي روش مغناطيسسنجي ، مرهون اين حقيقت است كه معمولاً سنگهاي رسوبي اثرات مغناطيسي بسيار جزئي دارند؛ از اينرو تغييرات شدت ميدان مغناطيسي در سطح زمين را ميتوان مربوط به تغييرات ليتولوژي و عمق پيسنگ منطقه و يا وجود تودههاي آذرين كه شدت مغناطيسي بالاتري را دارا مي‌باشند، دانست.
متخصصان علوم زمين، با مطالعه ديرينه مغناطيسي زمين توانسته‌اند وجود حركت در صفحات ليتوسفر زمين را (كه در فرضيه “تكتونيك” صفحه‌اي بيان شده بود)، ثابت نمايند و جهت حركت و سرعت حركت آنها را تعيين نمايند.
امروزه انجام مغناطيسسنجي و نيز روشهاي جديد سنجش از راه دور مغناطيسسنجي، ما را به بررسي مناطق وسيع با صرف هزينه اندك، قادر ساخته است.
ثقلسنجي (گراويمتري):
گراني‌‌سنجي يا ثقلسنجي ، شامل اندازه‌گيري ميدان نيروي جاذبه زمين توسط دستگاههاي گراويمتري است. از آنجا كه انسان نه قادر است اين ميدان را به وجود آورد و نه در آن تغييري به وجود آورد، اين روش نيز مانند روش مغناطيسسنجي از ميدانهاي پتانسيل طبيعي بهره مي‌برد.
تغييرات شدت جاذبه زمين در نقاط مختلف بيانگر تغييرات چگالي سنگهاي داخل زمين است كه اين نيز به نوبه خود در تعيين وضعيت زمينشناسي زيرزميني كاربرد دارد. در اكتشاف نفت و گاز و در حوضه‌هاي رسوبي شناسايي‌‌شده توسط عمليات مغناطيسسنجي، از همين اصل براي يافتن موارد زير استفاده مي شود:
1- تعيين محل گنبدهاي نمكي (با چگالي كمتر و لذا شدت شتاب جاذبه كمتر از سنگهاي اطراف)
2- ساختمانهاي زمينشناسي تحت‌‌الارضي مانند طاقديس‌‌ها
از آنجا كه چگالي سنگهاي رسوبي عموماً كمتر از سنگهاي “آذرين” پيسنگ مي‌باشد، لذا به كمك روش ثقلسنجي ميتوان مرز بين آنها يعني سطح پيسنگ را مشخص كرد و در نتيجه به ضخامت سنگهاي رسوبي بعنوان عاملي در “هيدروكربور زايي” پي برد و كيفيت حوضه رسوبي را از نظر شرايط “هيدروكربور زايي” بررسي نمود.
استفاده از تكنيكهاي نوين رياضي مانند آناليزهاي بعد فركانس و معادلات و روابط منطق فازي و شبكه‌هاي عصبي مصنوعي، اين روش را توأم با روش مغناطيسسنجي بصورت جزء لاينفك اكتشاف نفت و گاز درآورده است. بررسي و ترميم دقيق نقشه‌هاي شتاب ثقل زمين پس از انجام تصميمات متعدد، دانشمندان را قادر ساخته است تا سطح ژئوئيد را با دقت بسيار بالايي محاسبه نمايند كه اين امر در كارهاي نظامي نوين مانند هدايت دقيق موشكها از اهميت به سزايي برخوردار است.
همچنين توسط اين روش، ضخامت پوسته زمين تعيين شده است كه اين خود در تجزيه و تحليل مسائل زمين‌ساختي و تكامل فرضيه ايزوستازي از اهميت ويژه‌اي برخودار است.
◄ لرزه‌نگاري:
مطالعه خواص الاستيك سنگهاي داخل زمين موجب پديد‌‌آمدن علم لرزه‌نگاري شد. در واقع علم لرزه‌نگاري يا لرزه شناسي ، رفتار سنگهاي داخل زمين را نسبت به عبور امواج الاستيك مورد مطالعه قرار مي‌دهد و ناهنجاري‌هاي ايجادشده در امواج عبوري از لايه-هاي زمين را به تغييرات ويژگيهاي مكانيكي سنگها نسبت مي‌دهد و به اين وسيله امكان تفكيك لايه‌هاي سنگها در زير زمين و مشاهده ساختارهاي زمينشناسي از جمله انواع تله‌هاي نفت و گاز را با كيفيت مطلوبي فراهم مي‌سازد.
در اين روش انواع امواج مكانيكي(S ، P) توسط انفجار يا نوسانگرها ايجاد شده و به داخل زمين ارسال مي‌شوند. سرعت سير اين امواج در طبقات مختلف سنگي بر حسب كيفيت مكانيكي آنها تغيير مي‌كند. با ثبت امواج عبور كرده از زمين، توسط گيرنده‌‌هايي بنام “ژئوفون” كه با آرايشهاي خاص بر روي زمين چيده شده‌اند، امكان ترسيم مقطع لرزه‌اي بر حسب زمان، سرعت و در آخر بر حسب عمق فراهم ميشود كه ساختارهاي زمينشناسي بر روي آن به خوبي قابل مشاهده است.
دانشمندان به كمك امواج الاستيك حاصله از زلزله‌ه ، به كشفيات و بيان تئوريهاي بزرگي نائل شده‌اند. آنها با اندازه‌گيري سرعت سير امواج در سنگهاي داخل زمين و با رسم منحني سرعت- عمق دريافتند كه سنگهاي درون زمين يكنواخت و همگن نيستند و از اينرو به وجود چندين گسستگي در زمين پي برده و پوسته، گوشته و هستة زمين را معرفي نمودند.
مطالعه امواج زلزله به دانشمندان اين امكان را داد كه اطلاعات زيادي درباره عمق، كانون و شدت آن بدست آورده و موفق به شناسايي كمربندهاي لرزه‌‌خيز زمين گردند. براساس مرز و حواشي صفحات “ليتوسفر” ، مشخص شده است كه اين خود نقش مهمي در روند تكاملي فرضيه تكتونيك صفحه‌اي و پيش‌بيني آينده زمين داشته است.
امروزه، روشهاي متنوع تفسير داده‌هاي لرزه‌اي كه مبتني بر آخرين نظريه و تئوريهاي الاستيسيته مي‌باشد، توسط روشهاي جديد رياضي در نرمافزارهاي پردازشگر متعددي گنجانده شده است كه حتي در مواردي ، امكان پيش‌بيني حضور مستقيم هيدروكربور را فراهم نموده است. نقشه‌هاي تهيه شده توسط لرزه‌نگاري كه سابقاً بصورت 2 بعدي بود، امروزه بصورت سه بعدي تهيه شده و امكان درك بهتر وضعيت زمينشناسي را فراهم آورده و مناسب‌‌ترين نقطه حفاري جهت مطالعه يا استخراج از مخزن هيدروكربوري را پيشنهاد مي‌دهد.
نتيجه‌گيري:
بهره‌گيري روشهاي ژئوفيزيكي از علوم رياضي روز دنيا و پيشرفت و توسعه تئوريهاي فيزيكي مرتبط با زمين، ژئوفيزيك را به ابزار قدرتمندي در مطالعات علوم زمين از جمله اكتشاف ذخاير هيدروكربوري بدل نموده است. در حال حاضر مؤسسات و شركتهاي معظم ارائه‌‌كننده خدمات ژئوفيزيكي اكتشافي جهان، تحقيق و پژوهش اين روشها را در دست كار دارند و به توسعه نرمافزارهاي هر چه قدرتمندتر مي‌پردازند؛ كاري كه در كشور ما چندان جدي به آن پرداخته نمي‌شود. بهترين حالت براي رفع اين معضل، تعريف پروژه‌هاي ژئوفيزيكي نزد اساتيد و دانشجويان مقطع دكترا (بخصوص دانشجويان خارج از كشور) مي‌باشد تا با انتقال تكنولوژي‌هاي روز ، موجبات بومي‌‌شدن روشهاي جديد اجرا، پردازش و تفسير ژئوفيزيكي را فراهم آورند.
