انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة

جيولوجيا النفط Petroleum geology

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم علوم الحياة     المرحلة 1
أستاذ المادة عامر جاسم سلمان الخفاجي       4/18/2011 7:59:00 PM

جيولوجيا النفط Petroleum geology هو علم يهتم بدراسة النفط وطرق تكونه وهجرته إذا كانت هجرة اولية(من صخور المصدر إلى الصخور الخازنة) أوهجرة ثانوية(داخل صخور الخزان) وتراكماته كما يدرس تركيب النفط وأصله. الصخور المصدرية: إن الصخور المصدرية هي وحدة صخرية غنية بالمواد العضوية الرسوبية تولدت فيها الهيدروكاربونات تحت تأثير الضغط والحرارة مع الزمن, وأن العمليات الجيولوجية أدت إلى هجرتها نحو الخزانات لتكوّن تجمعات نفطية . ولكي تصبح الصخرة مصدرية واعدة لإنتاج الهيدروكاربونات, Potential Source Rocks يجب توفر المحددات الآتية: 1- محتوى جيد من المواد العضوية total organic matter(TOC) عموما أكثر من 0.5% . 2- كيروجين الصخرة المصدرية يجب أن يكون من نوع (I) و(II) على الأغلب في التحليل الكيماوي ونوع المادة العضوية عديمة الشكل التركيبي (AOM) هو من نوع (A) و(B) في الفحص المجهري. 3- .نضوج حراري بما يكفي لتوليد النفط oil generation. إن أصل الهيدروكاربونات يعود إلى المواد العضوية الرسوبية المستمدة من المادة العضوية الحية والتي تدعى الكيروجين في جيولوجيا النفط يعرف الكيروجين على انه المادة العضوية ذات الوزن الجزئي العالي الذي لا يذوب في المذيبات العضوية والحوامض غير المؤكسدة (HCl , HF ) ويتألف من بقايا الأحياء المجهرية والعوالق النباتية والحيوانية ويشكل الكيروجين نسبة 95% من المادة العضوية الرسوبية في صخور السجيل Shale والطين Mudstone والمارل ولكي يتحول الكيروجين إلى هيدروكاربونات فانه يمر خلال مراحل نضوج تؤدي إلى تغيرات فيزيائية وكيمائية على خواصه مثل كسر أواصر C-C لتكوين حلقات مشبعة وتؤدي إلى زياد ة الاروماتية Aromaticity والتغيير في معامل الإنتاج (PI)Production Index والمؤشر الحراري Tmax ,وانعكاس الفيترينايت Vitrinite Reflectance(Ro). الصخور الخازنة Rocks Reservoir تعرف بأنها الوحدات الطبقية الصخرية المسامية, مثل الصخور الرملية, والجيرية, والدولومايتية ذات النفاذية الجيدة لتجميع الهيدروكاربونات داخل هذه الفراغات مع توافر شروط اصطيادها بمصائد طبقية أو تركيبية أو كليهما و توافر صخور الختام التي تمنع حركة الهيدروكاربونات وحبسها داخل هذه الصخور 0 ولدراسة الصخور الخازنة للهيدروكاربونات نستخدم مختلف الطرائق الجيولوجية لدراسة الطبقية, والبيئة, والتركيب لأنظمة الصخور, وتستخدم الجيوفيزياء السيزمية لتحديد موقعها تحت الأرض, والمجسات البئرية لتحديد المسامية والنفاذية عند منطقة اختراق البئر لها والخواص البتروفيزيائيه لتحديد درجة الانضغاط وقابلية امرار السوائل, ويعبر عنها بالمسامية porosity , والنفاذية Permeability تقيس المسامية حجم الهيدروكاربونات الموجودة في الصخرة, بينما تقيس النفاذية إمكانية انتقال السوائل ضمنها0 المسامية porosity :- يعبر عنها بالحرف اليوناني (? )و تمثل خاصية احتواء الصخر على فراغات يعبر عنها كميا بنسبة الفراغات الموجودة في الصخر إلى الحجم الكلي لهذا الصخر وتحسب كما يأتي :- ? = vt – vs / vt ? = vp / vt إذ إن: Vt = الحجم الكلي للصخرة , Vs = حجم المادة الصلبة في الصخرة , Vp = حجم الفراغات في الصخرة , ?t=المسامية المطلقة أو الكلية , ?e= المسامية الفعالة وتمثل الفراغات المتصلة مع بعضها . ?e = ?t - Sw إذ إن Sw= درجة تشبع الصخر بالماء , t ? = المسامية الكلية للصخرة حيث إن المسامية المتصلة تمثل % ( 20- 25 ) من قيمة المسامية الكلية وقد تصل إلى 50 % من المسامية المطلقة . 3-1-3:النفاذية Permeability :- هي قابلية الصخرة على امرار السوائل خلال مسامه والتي تصل بين الثقوب إلى الاتصال بينها بقنوات حيث لايمكن لوسط مسامي أن يسمح بانتقال الموائع منه إلا إذا كانت الفراغات التي يحتويها متصلة ببعضها ويرمز لها ( k ), وهي قدرة الصخرة على امرار مائع ذي لزوجة معينة عبره إذا كان المائع متجانسا" وليس له تأثير, ويتركز على الوسط الذي يحتويه وأن النفاذية المطلقة تحسب من قانون دراسي: (=k x s / µ x ( p1 – p2 ? حيث : ? = تدفق الماء في الصخر ويقدر سم3 / ثا , S = مساحة المقطع سم2, µ = لزوجة المائع بالسنتيواز, K = النفاذية تقاس بالملي دارسي , P1 – p2 = فرق الضغوط بين مدخل العينة الصخرية ومخرجها . تناسب النفاذية طرديا" مع أقطار الحبيبات ودرجة التصنيف الحبيبي. قسمها بيتجون , 1979 ( العامري , المواد العضوية الرسوبية-غير منشور) إلى ضعيفة ذات نفاذية من صفر – 10 مل دارسي , ومتوسطة من 10 – 100 مل دارسي, وجيده أكثر من 100 مل دارسي 0 مصائد النفط المصيدة هي نسق هندسي للطبقات الرسوبية يسمح للنفط أو الغاز أو لكليهما بالتجمع فيه بكميات اقتصادية، ويحول دون هروبهما منها، ويتخذ هذا النسق الطبقي الهندسي أشكالاً عدة، لكن تظل السمة الرئيسية للمصيدة هي وجود صخر مسامي مغطى بصخور حابسة غير منفذة. ويعد الماء عاملاً أساسياً في توجيه النفط والغاز إلى المصيدة في أغلب الحالات، مثلما يساعد في إزاحة النفط والغاز إلى فتحات الآبار في مرحلة الإنتاج، وهكذا تكون المصيدة بؤرة تبادل نشط للسوائل. ويسمى الجزء المنتج من مصيدة النفط بنطاق العطاء Pay zone، ويختلف سمكه من مترين في بعض حقول ولاية تكساس بالولايات المتحدة الأمريكية إلى مئات الأمتار في حقول بحر الشمال والشرق الأوسط. ومع ذلك ليس ضروريا أن تنتج كل كمية النفط في "نطاق العطاء الإجمالي"، ولذا نميز بينه وبين "العطاء الصافي" الذي يمثل السمك العمودي التراكمي للمكمن المنتج للنفط. وفي تطوير أي مكمن نفطي لا بد من تحديد نسبة المنتج الصافي إلى المنتج الإجمالي في الحقل. ويمكن إنتاج النفط من خط مستوى Spill Plane حتى قرب الهامة Crest وهي أعلى نقطة في المصيدة. ومن الممكن أن تحتوي المصيدة على النفط أو الغاز أو كليهما، ويمثل سطح تماس النفط والماء Oil Water Contact-OWC أعمق مستوى لإنتاج النفط، بينما يعتبر سطح تماس الغاز والنفط Gas Oil Contact-GOC أدنى مستوى لإنتاج الغاز، ومن الضروري تحديد هذين السطحين بدقة قبل حساب احتياطي النفط والغاز الطبيعي في المكمن وتقدير معدل الإنتاج مرحلة التكوين : لكي يتكون النفط يجب توفر ثلاث عناصر مهمة: 1- توفر الصخور المصدرية وهي التي تتوفر فيها العناصر الاتية: ا- المـادةالعضويـة : وهي المواد العضوية المترسبة ضمن الصخور الرسوبية والتي تتمثل بحبوب اللقاح والبكتيريا والاحياء الدقيقة والطحالب وباقي المواد العضوية والتي يجب ان تدفن ضمن الصخور الرسوبية ويجب ان تكون بتراكيز عالية كحد ادنى 0.5 % في الصخرة ويجب ان يتم الترسيب في ظروف بيئية مختزله معزوله عن الهواء. هذا وتعتمد نوعية النفوط الناتجة على نوعية هذه المواد العضوية فالنفط المتكون من الطحالب هو النفط الخفيف مثل نفط بحر الشمال . والصخرة الغنية بهذه المواد العضوية تسمى بالصخرة المصدرية للنفط. ب- النضوج الحراري: ويقصد به درجات الحرارة والتي تستطيع طبخ المواد العضوية او تحويلها الى كيروجين ( والكيروجين : هو المرحلة الوسطية بين المواد العضوية والنفط) ومن ثم الى نفط من خلال سلسلة من التحولات الكيميائية المعقدة, ويجب ان يرافق ذلك ضغط عالي يكفي لاستمرار هذه التحولات الكيميائية في الاعماق الكبيرة, وطبعا ذلك يحتاج الى فترات زمنية كبيرة تكفي لتحول المواد العضوية الى نفط. ج- الزمن : يحتاج التحول الى نفط فترات زمنية كبيرة مع الحفاظ على الظروف المناسبة لتكون النفط. اذن يتكون النفط من تحول المواد العضوية الرسوبية المترسبة ضمن الصخور مع زيادة درجات الحرارة للحد الذ نسميه بالنضوج الحراري مع الضغط العالي وزمن كافي, في الاعماق وكل هذه الظروف نحتاجها مجتمعة. 2 - مرحلة الهجرة : بعد ان تتكون القطرات الاولى للنفط وتندفع من الصخور المصدرية نتيجة للضغط الشديد سيبدا النفط بما يسمى بالهجرة. وسيتجه الى مناطق الضغط الاوطيء الى مناطق او صخور تكون مساميتها ونفاذيتها عاليتين لكي تسمح بمرور قطرات النفط خلالها ويجب ان تكون المسامات متصلة او مايعرف بالنفاذية لكي تسمح بحركة الموائع خلالها وهي الماء والنفط والغاز وتساعد ايضا التشققات والكسور في هذه الصخور لعملية الهجرة, وتكون الهجرة بشكل عامودي أي للاعلى وربما للاسفل وتسمى بالهجرة العمودية وايضا حركة جانبية وتسمى بالهجرة الافقية. وتسمى الصخور الذي يتحرك النفط فيها بالصخور الناقلة 3 - مرحلة التجمع : يستمر النفط بالحركة ضمن الفتحات والتكسرات والشقوق في الصخور الناقلة والتي يجب ان تكون نفاذه كما اسلفنا , حتى تصل الى مانع او حاجز يمنع النفط من مواصلة هجرته مثل الصخور الطينية الغير نفاذه او فالق ما او سطح عدم توافق , عندها سيتجمع النفط في هذا المكان او في هذه الطبقات فتسمى عندها الصخور الخازنه او المكمنية , والنظام الذي منع النفط من استمرار حركته فيسمى بالمصيدة النفطية. المحتويات الهيدروكاربونية إن بتيومين الصخور المصدرية هو مصدر النفط الخام وان الهجرة لاسيما الأولية هي المسببة في التغيرات الحاصلة للنفط الخام عند مضاهاته مع البتيومين للصخرة المصدرية . كمية قليلة من البتيومين هي التي ستنتقل إلى الصخور الناقلة بوصفها نفطا خاما والقليل منها سيتجمع في الحقول النفطية ,و أن نسبة النفط في المكمن إلى مدى البتيومين المتشتت من1:10, إلى 1:10 000 . كما إن هنالك نوع من ( التصريف الاختياري) بالنسبة لمكونات النفط الخام حيث المكونات الثقيلة والأكثر قطبية مثل الإسفلت تكون صعبة الامتصاص adsorbed وتطرد بصعوبة من الصخور المصدرية إلى المكمن , لهذا المكونات الشائعة هي الممتصة adsorptive وهي المكونات الأقل قطبية وهي الهيدروكاربونات المشبعة ثم المكونات الاروماتية و بنزوثيوفين benzothiophene وأخيرا الاصماغ resin والإسفلت . المجاميع الرئيسة للنفط الخام من حيث المحتوى : 1. الهيدروكاربونات المشبعة وتتضمن : الالكينات الاعتيادية والمتفرعة (بارا فين) والحلقية ( النافثين) normal ,branched ,cyclo .الصيغة الكيميائية العامة Cn¬H-2n+2 وهي المجموعة الأكثر أهمية لبقية المكونات وهي شائعة الوجود في النفط الخام, ماعدا النفوط المتعرضة لعملية التآكل فإنها تفقد الكيناتها كليا أو جزئيا كذلك هي النفوط غير الناضجة التي تحوي مكونات نفثية ونفثينواروماتية naphhthenoaromatics. يتوزع المحتوى للهيدروكاربونات المشبعة على ثلاث صيغ : أ‌- عند ما تكون نسبته حوالي 60% من النفط الخام سيكون نفط (نفثيني- بارا فيني )paraffinic -nephenic . ب‌- عندما تكون النسبة تتراوح من 40-45% و يمثل النوع الأكثر اروماتية . أ‌- عندما تكون النسبة 20-25% وهنا تمثل نفوط خام ثقيلة ومتآكلة, وقد فقدت جزءا أو كل الكيناتها . 2. الهيدروكاربونات الاروماتية بضمنها الارومات النقي, والارومات الحلقي والارومات النفثيني naphthenoaromatics مع مركبات الكبريت, وهي مشتقة من البنزوثايوفين , benzothiophene وهي ثاني أهم مجموعة محتواها في النفط الخام تراوح 20-45% صيغتها الكيميائية العامة CnH2n+6. 3 . الريزن resin والإسفلت: ومكوناتها من الجزيئات الثقيلة المتعددة الحلقات وتتضمن أيضا ذرات N,S,O , والإسفلت غير الذائب في الالكينات, ولكنه يذوب مع الهكسان n-hexane , الاصماغ أكثر ذوبانا ولكنه أكثر قطبية , عادة يكون مداه بين 0-40% بالنفط الخام الاعتيادي, وذلك اعتمادا على العمليات التحويرية والنضوج الحراري وتكون نسبتها عالية في النفوط غير الناضجة والأعماق الضحلة وتنقص بزيادة العمق . في النفوط الثقيلة والقار تكون التغيرات فيهما بسبب الفعاليات الميكروبية والغسيل المائي والتآكل. مجموع هذه المكونات الأربعة يساوي 100% وفقدان احدهم ستعوض بقية المكونات عنه هجرة النفط وجود النفط والغاز ولا شك أن وجود النفط والغاز في الطبقات العليا للمصائد التركيبية أو الطبقية يؤكد الهجرة الرأسية والجانبية للخامات، كما أن الرشح النفطي يؤكد حركة الزيت من أعماق كبيرة إلى سطح الأرض. نلاحظ كذلك وجود النفط والغاز والماء في صخور المكمن المسامية والمنفذة في ترتيب طبقي طبقا للثقل النوعي لهذه المواد، فيكون الماء أسفلها والغاز أعلاها، ما يدلل على حرية حركتها رأسيا وأفقيا. ومن ناحية أخرى فإن وجود النفط في بعض الحالات القليلة في صخور نارية أو متحولة يؤكد هجرته إلى مثل هذه الصخور، إذ يستحيل عمليا أن يتكون النفط في تلك الصخور التي تخلو تماما من الكائنات العضوية. • صخور المنشأ (صخور المصدر): هي الصخور الرسوبية التي تكون فيها النفط أصلاً. • صخور الخزان: هي الصخور التي يوجد فيها النفط ويختزن بداخلها. • هجرة أولية: هجرة النفط وانتقاله من صخور المصدر إلى صخور الخزان. • هجرة ثانوية: حركة النفط داخل صخور الخزان. - العوامل التي تساعد على هجرة النفط: 1. انخفاض مسامية الرواسب الحاملة للنفط 2. اختلاف الضغط الناشئ عن الحركات الأرضية. 3. الضغط الشديد الذي يولده الغاز الطبيعي فوق النفط 4. الخاصية الشعرية . الأدلة التي تؤيد هجرة النفط 1. ظهور النفط على سطح الأرض على صورة رشح نفطي . 2. وجود النفط دائمًا في صخور الحجر الرملي والجيري . 3. وجود النفط بكميات قليلة في الصخور النارية . عوامل تجمع النفط 1. وجود صخور ذات مسامية عالية لتجمع كمية كبيرة ونفاذية عالية لتسمح للنفط بالتحرك فيها كالحجر الرملي والجيري والكونجلوميرات المسامي والتي تسمى ((خزانات النفط الصخرية)). 2. وجود صخور صماء غير مسامية تمنع حركة النفط للأعلى كالطفل والأنهيدريت والجبس والطين الصفحي وبعض الصخور الملحية والنارية التي تسمى ((صخور الغطاء)). 3. لابد أن تكون الخزانات ذات مواصفات تركيبية خاصة تعمل على منع النفط من الحركة في أي اتجاه. المصائد النفطية • المصائد النفطية (المحابس): صخور ذات مواصفات تركيبية خاصة تعمل على منع النفط من الحركة في أي اتجاه. • مصيدة القبة الملحية: يعمل اندفاع وانسياب الملح الصخري غير المنفذ إلى أعلى على تجمع النفط. • المصيدة الصدعية: ينشأ عن تصدع الصخور تقابل صخر منفذ بآخر غير منفذ مما يمنع حركة النفط. • المصيدة الطبقية: تنشأ عن ترسب طبقة من الرمال بداخل طبقة سميكة من الطين الصفحي فيتجمع النفط. • مصائد نفطية أخرى: مصائد تركيبية، مصائد ترسيبية، مصائد الصخور المرجانية. • أكثر المصائد شيوعًا في الخليج العربي: مصائد الطية المحدبة ومصائد القباب. هجرة النفط والمرجح أن النفط والغاز الطبيعي لم يتكونا في الصخور التي يوجدان فيها، بل إليها هاجرا؛ ذلك لأن صخور المكامن تتميز النفاذية والمسامية التي لا تساعد على حفظ المواد العضوية التي يتكون منها النفط، إذ تتلف هذه المواد بفعل الأكسدة الناتجة عن نفاذية صخور المكمن، مما يتطلب طمرها بطبقات سميكة من الرسوبيات الناعمة لحفظها من الأكسدة. ومن ثم فإن النفط لابد أن يكون قد هاجر من بيئة صخور المصدر المختزلة إلى صخور المكمن. ولا شك أن وجود النفط والغاز في الطبقات العليا للمصائد التركيبية أو الطبقية يؤكد الهجرة الرأسية والجانبية للخامات، كما أن الرشح النفطي يؤكد حركة الزيت من أعماق كبيرة إلى سطح الأرض. نلحظ كذلك وجود النفط والغاز والماء في صخور المكمن المسامية والمنفذة في ترتيب طبقي طبقا للثقل النوعي لهذه المواد، فيكون الماء أسفلها والغاز أعلاها، ما يدلل على حرية حركتها رأسيا وأفقيا. ومن ناحية أخرى فإن وجود النفط في بعض الحالات القليلة في صخور نارية أو متحولة يؤكد هجرته إلى مثل هذه الصخور، إذ يستحيل عمليا أن يتكون النفط في تلك الصخور التي تخلو تماما من الكائنات العضوية. وهناك نوعان أساسيان من هجرة النفط، الهجرة الأولية، والهجرة الثانوية التي تحدث مرة ثانية خلال صخور المكمن. وتجري الهجرة الأولية بحركة الهيدروكربونات من صخور المصدر إلى صخور المكمن بفعل عوامل الضغط وتأثير الخاصية الشعرية والتيارات المائية، وتغير حجم المسام واختلاف أنواع الغازات المصاحبة. وفي منتصف الثمانينيات أوضح عدد من علماء الجيولوجيا منهم سيلي Seilley أن الهجرة الأولية تكون في طور انتقالي في صورة نفط أولى Proto Oil قبل أن تنضج الهيدروكربونات لتعطي النفط الخام. ويتكون النفط الأولي من مركبات قابلة للذوبان في الماء، وتشمل الكيتونات Ketones والأحماض والإسترات Esters. ولكن هذه النظرية لا تفسر كيفية انفصال هذه المركبات عن الماء بعد وصولها إلى صخور المكمن، كما أنها تتميز بخاصية الامتزاز Adsorption بأسطح معادن الصلصال، ما يؤدي إلى صعوبة تخلصها منها وطردها من صخور المصدر، والأهم من ذلك أنه يصعب تصور طريقة تطور النفط الأولى إلى نفط خام غير قابل للامتزاج في الماء Immiscible. وطرح سيلي فكرة هجرة الهيدروكربونات من صخور المصدر، بعد تحولها إلى نفط خام، وهي ذائبة في الماء بفعل ارتفاع درجات الحرارة ووجود المواد المسيلة. وهناك من يرى أن نسبة ذوبان الهيدروكربونات في الماء المالح تزيد في حالة ارتفاع الضغط عليها. وتزيد المسيلات من قابلية ذوبان الهيدروكربونات في الماء، إذا وجدت نسبة كبيرة منها في صخور المصدر، لكنها في الواقع توجد بنسبة ضئيلة، عادة، في تلك الصخور، كما أن حجم جزيئات أغلب المسيلات أكبر من قطر مسام صخور المصدر الطينية. وهناك وجهة نظر أخرى ترى أن الهيدروكربونات قد تصعد في الصورة الغازية نحو سطح الأرض، قادمة من الطبقات العميقة، ثم تتكثف إلى نفط بانخفاض الضغط ودرجات الحرارة، وهو افتراض يفسر، أيضا، الهجرة الثانوية للمكثفات خلال صخور المكمن أو المصيدة، وإن كان لا يقدم في رأينا تفسيرا مقبولاً للهجرة الأولية للنفط الخام. وتبقى نظـرية هجرة النفط من صخـور المصدر إلى المكمن في صورة نفط طليق Discrete Oil Phase، سواء بانتقاله في شكل جزئيات كروية Globules، أم في هيئة متصلة ثلاثية الأبعاد، هي السائدة. ولما كانت أقطار جزيئات النفط أكبر من أقطار مسام أغلب صخور المصدر، فالمرجح أن صخور المصدر الغنية بالمواد العضوية تكون مبللة بالنفط Oil - Wet، ما يساعد على هجرته في حالة متصلة ثلاثية الأبعاد، وبغير شك تكون هذه النظرية مناسبة عندما تكون صخور المصدر غنية جداً بالمواد العضوية، وفي ظل ظروف مواتية من الضغط والحرارة في مرحلة التوليد. وأحدث النظريات هي هجرة الهيدروكربونات الأولية عن طريق الانتشار على طول خيوط شبكة الكيروجين الرفيعة والمتصلة وثلاثية الأبعاد، إذ يمكن للنفط أو الغاز أو محلول أي منهما في الآخر أن يهاجر عن طريق الانتشار عبر هذه الشبكة في اتجاه ميل الضغط. ومن المعروف أن تراكم الصخور الرسوبية فوق طبقات صخور المصدر يزيد من تضاغط وضغط Compression and Pressure الطبقات الحاوية للنفط، ما يساعد على هجرة السوائل النفطية إلى طبقات عالية المسامية النفاذية من الصخور الرملية أو الجيرية. وبالطبع لا يتحرك النفط عند هجرته من خلال طبقات الصخور بمجملها، ولكنه يتحرك ويهاجر من خلال التشققات الصدوع الطبقية Fissures and Faults، التي تتكون بفعل التحركات المستمرة للقشرة الأرضية على هيئة مسارات شبكية تسمح بتسرب السوائل والغازات من منطقة إلى أخرى. وأثناء حركة النفط تطرأ عليه تغيرات في صفاته الطبيعية وخواصه الكيميائية، نتيجة لعمليات الترشيح والامتزاز واختلاف الضغط والاحتكاك بالعناصر والمعادن الأرضية، تحت ظروف متغيرة من الضغط ودرجات الحرارة لفترات طويلة، تمتد من آلاف إلى ملايين السنين. ومع وجود أدلة عديدة على تحركات النفط من صخور المصدر إلى المكامن النفطية، سواء رأسيا أو عرضيا، ولعدة كيلو مترات أحيانا، إلا أن ذلك لا يتعارض مع ظاهرة تكون وتجمع النفط في طبقة واحدة دون هجرة أولية، وربما يقتصر الأمر على حركة محدودة لمسافات صغيرة في الطبقة ذاتها. وبعد تجمع النفط في المصائد النفطية ذات التراكيب الجيولوجية الخاصة التي تحد من حركته وتبقيه في مناطق محدودة، فإنه يقع تحت تأثيرات عوامل طبيعية وكيميائية عدة، منها تأثير الجاذبية الأرضية والضغط، ما يؤدي إلى انفصال الغازات والسوائل النفطية عن المياه، وتحقيق حالة من الاتزان الطبقي وفق الكثافة النسبية من خلال تكوين طبقة علوية غازية Gas Cap، وطبقة وسطى تحتوي على خام النفط بما فيه من غازات ذائبة، أو مواد صلبة ذائبة أو معلقة في السوائل النفطية، وكذا معلقات الماء في الزيت، ثم طبقة سفلية من ماء التكوين والمياه الجوفية البحث والتنقيب عن النفط - مراحل البحث والتنقيب: • المسح الجيولوجي: يتم فيها دراسة التكاوين الصخرية والعصور الجيولوجية والأحافير وإجراء عمليات المضاهاة الصخرية والأحفورية ورسم الخرائط الجيولوجية وإعداد تقرير شامل عن المنطقة. • التنقيب والمسح الجيوفيزيائي: من طرقها: الطريقة الزلزالية والطريقة الكهربية والطريقة المغناطيسية وطريقة الجاذبية. • الطريقة الزلزالية: - أكثر الطرق دقة. - تعتمد على إجراء تفجير في حفر اسطوانية مما ينشأ عنها اهتزازات أرضية تنتقل إلى باطن الأرض عبر شكل موجات صوتية (سيزمية) تنتشر في جميع الاتجاهات. - تستقبل الموجات المرتدة بميكروفونات خاصة تسمى ((الجيوفونات)). - يتم حساب زمن انتقال الموجات ومعرفة العمق ومعلومات مهمة كالتراكيب الجيولوجية وخصائص الصخور ودلائل تجمعات المفط. • طريقة الجاذبية: - تعتمد على الاختلاف الطبيعي لقوة جذب الأرض للمكونات المختلفة للقشرة الأرضية. - يتم قياس الجاذبية بجهاز ((الجرافيميتر)). - يقاس التفاوت في قوة الجاذبية ما بين الصور العالية والمنخفضة الكثافة ومن خلال فروق القراءات يمكن رسم خريطة تحدد التراكيب تحت السطحية. • الطريقة المغناطيسية: - يتم فيها قياس قوة المجال المغناطيسي للصخور واتجاهه بواسطة جهاز ((الماجنيتوميتر)) حيث يستدل على توزيع الصخور النارية وكثافة الصخور الرسوبية ومن ثم استنتاج التراكيب الإقليمية تحت السطحية. [عدل] العوامل التي تتوقف عليها كميات النفط داخل الخزان • نوعية صخور الخزان. • وجود التراكيب الجيولوجية المناسبة لتجمع النفط. • وجود أكثر من خزان للنفط في الطبقات الحاملة له على أعماق مختلفة. خطوط هجرة النفط في العراق فرضية الأصل العضوي لتكون النفط في الطبيعة النفط قد نشأ عن أصل عضوي من تراكمات هائلة من الكائنات البحرية الدقيقة (البلانكتونات) شرح النظرية: 1- ترسبت البلانكوتونات على شواطئ البحار والمحيطات بعد موتها ودفنت فيها. 2- تحللت للمواد العضوية بفعل البكتيريا اللاهوائية مما أدى إلى سحب الأكسجين وبعض العناصر الأخرى من المواد العضوية ، فبقي الكربون والهيدروجين (المادة النفطية الأم – البروتونفط). 3- تعرضت الرواسب الحاوية للمادة النفطية الأم إلى ضغط وحرارة بفعل الترسيب فوقها، فتحولت إلى قطرات من النفط. 4- توالى الترسيب فوق الرواسب فتقاربت جزيئاتها وانخفضت مساميتها كما تعرضت بعض الرواسب لحركات أرضية فهاجر النفط حتى تجمّع في خزانات النفط. • عناصر المصيدة النفطية OIL TRAPS ELEMENTS : 1- صخور الخزان Reservior rocks: وهي عبارة عـن طبقـة صخريـة ذات مسامية ونفاذية عالية ، ليسمح الصخر باحتواء النفط داخله ، حيث أن المسامية هـي الحجم الكلي للفراغات بالنسبة لحجم الصخـر ، بينما النفاذية هي قدرة الصخر على امرار المائع من خلاله ، كما هو في الحجر الرملي . 2- صخر الغطاء Cap rock: وهو عبارة عن طبقة صخرية غير منفذة(impermable) تعلو صخر الخزان لتمـنع الهجرة الرأسيةللنفط مثل صخور الجبس اللامائية shales. 3-تركيب صخري Structure: وهو عبارة عن تركيب جيولوجي يشمل صخر الخزان والغطاء الصخري بطريقة مناسبة تمنع استمرار هجرة النفط سواء الرأسية أو الأفقية ، مثل المصيدة القبوية dome trap(تركيبة) أو مصيدة عدم التوافق unconformity trap( طبقية ) . 4-تواجد النفط Oil presence: أن تجمع النفط بكميات اقتصادية في طبقة المكمن بعد تكوين المصيدة النفطية ، يعطيها صفـة المصيدة النفطية . • أنواع المصائد النفطية TYPES OF OIL TRAPS: وهناك نوعان أساسيان للمصائد النفطيه 1-المصائد التركيبيه Structural traps : وهي مصائد تتكون نتيجه تغير في وضع الطبقات مما أدى لتكوين مصيدة للغاز والنفط ، ومن انواعها :مصيدة القبه الملحيه salt dome trap ، المصيدة الصدعيه falut trap 2 - المصائد الطبقيه Stratigraphic traps: وهي مصيدة نتجت عن ترسب طبقه الحجر الرملي يعلوه طبقه غير منفذه مما يكون مصيدة طبيعية للنفط والغاز تحول دون نفاذ النفط. • الحفر واستخراج النفط DRILLING & EXTRACTION OIL: تعتبر عملية الحفر من أهم وأخطر العمليات والأكثر كلفة ، وهي التقنية الوحيدة لاستخرج النفط من باطن الأرض ، وتتم عملية استخراج النفط عن طريق أربع مراحل أساسية هي : 1-حفر آبار النفط Oil Well Drilling يتم حفر آبار النفط بواسطة الحفر الرحوي ( Rotary Drilling ) التي تستخدم منصة الحفر التي يمكن وصفها باختصار فيما يلي : جهاز الحفر الرحوي منصة الحفر platform rigs: تستخدم منصة الحفر في عملية الحفر الدوراني وهي تتكون مـن أجزاء أساسية تساعد في عملية الحفر : أ - برج الحفر drilling tower: وهو عبارة عن برج معدني منتصب فوق منصة عريضة أفقية ويستخدم هـذا البرج في عملية تثبيت أعمدة الحفر رأسيا وتوصيلها ببعضها ، ثم دفعها إلى أسفل بطريقة حلزونية ب - أعمدة الحفر drilling columns: وهي أعمدة معدنية صلبة جداً تنتهي أطرافها بوصلات لتوصيلها ببعضها لتشكل عمود أطول ، وتتميز أعمدة الحفر بأنها مجوفة لتسمح بمرور طين الحفر بداخلها . ج - رأس الحفر ( المثقاب )drill : وهو عبارة عن كتلة معدنية مصنعة بأشكال هندسية مختلفة ، ذات حواف حادة قـد تكون عـلى شكل مسننات تعمل على تفتيت الصخور وهـي مجوفة وتحتوي على فتحات فـي الأسفل تسمح باندفاع طينة الحفر خلالها إلى تجويف الحفرة . د – طينة الحفر drilling mud.وهي عبارة عن مواد كيميائية مطحونة تخلط بالماء لتكون سائل غليظ . وأثناء عملية الحفر يتم ضخ هذا السائل بواسطة مضخات ضخمة من خلال التجويف في داخـل أنابيب الحـفر ليصل إلى رأس الحفر ، ويخرج من خلال فتحات ليندفع في قاع البئر صاعداً إلى أعلى حتى يصل إلى السطح حامـلاً معه الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر ، وعلـى السطح يمر الطين على مرشح يفصل الفتات الصخري عن الطين . ومن ثم يدفع الطين مرة أخرى إلـى تجويف أنابيب الحفر ليعاود الكرّة ويكون ما يعرف بدورة طين الحفر . ويمكن تلخيص فوائد استخدام طين الحفر فيما يلي : تبريد معدات الحفر حيث ترتفع درجة حرارتها بسبب احتكاكها بالصخور? أثناء الحفر . إخراج الفتات الصخري الناتج من عملية الحفر أثناء اندفاع الطين? من قاع البئر إلى السطح . يزيد من تماسك جدار الحفر ليمنع انهيار جدران الحفرة? أثناء الحفر . تفادي خروج الغازات أو السوائل الموجودة تحت ضغوط عالية في باطن? الأرض ، التي قد تؤدي إلى حالة انفجار في البئر وذلك عن طريق موازنة وزن عمود الطين الموجود في الحفر لضغط الغازات والسوائل في الطبقات الصخرية . 2-تبطين البئر Well Casing عنـد وصول الحـفر إلـى أعمـاق معينة يتم تبطين البئـر بأنبوب فولاذي يسمى أنبوب البطانة ( Casing ) يتم إنزال هذا الأنبوب من قمة البئر إلـى قاعة ويثبت بضخ نوعية خاصة مـن الأسمنت بين جدار البئر وأنبوب البطانة تعمل علـى تثبيت الأنبوب فـي الجدار . يمنع هذا الأنبوب من انهيار البئر ، وكذلك يمنع ضياع الطين أثناء ارتفاعه إلى سطح الأرض وذلك بتخلله خلال جدران البئر ( خاصة إذا كانت الصخور مسامية نفاذة ) أو خلال تجاويف كهفيه قد تكون موجودة في بعض مناطق الحفر . وكذلك فإن هذا الأنبوب يمنع تسرب المياه الجوفية من طبقات الأرض الحاملة إلى البئر . ويكون قطر أنبوب الطي كبيرا عند القمة ويصغر بالتدريج إلى أعماق أكبر . وقبل البدء في حفر مرحلة جديدة من البئر يوصل أنبوب التبطين بعد تثبيته بالإسمنت ، برأس البئر تحت منصة برج الحفر ، ويتألف رأس البئر من مجموعة من الشقف ( Flanges ) والوصلات والصمامات يوصل بأعلاها جهاز مانع الانفجار ( Blow out Preventer, Bop ) الذي يمكن بواسطته منع خروج الغاز أو النفط أو الماء أثناء الحفر حتى تتم عمليات الحفر والتبطين وغيرها في أمان . 3-تثقيب أنبوب الحفر Perforated pipe drilling: عند انتهاء الحفر والتأكد من الوصول إلى الطبقات الحاملة للنفط يتم إنزال شحنة متفجرات معينة تحدث انفجارا محدودا يسمح بتثقيب أنبوب الحفر واتساع الشقوق في صخور المكمن ، وقد تتم عملية التثقيب في عمقين مختلفين في البئر نفسه ، وبهذا تصبح البئر مزدوجة الإنتاج كما في الشكل وإذا لم يكن تدفق النفط مناسبا فإنه يتم إنزال كمية من حمض الهيدروكلوريك خاصة في الطبقات الجيرية لزيادة نفاذية الصخور ، وقد يتم تصديع الطبقة الصخرية باستخدام ضغط عال لتسمح بنفاذ النفط إلى قاع أنبوب الحفر . وبعد تثقيب البئر يتم إنزال أنبوب قطره حوالي ثلاث بوصات داخل البئر ، فإذا كانت البئر مزدوجة الإنتاج ، يتم إدخال حشوة بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي فوق منطقة الإنتاج السفلي فيتدفق النفط من هذه الطبقة خلال هذا الأنبوب . وأما إنتاج المنطقة الأعلى فيتدفق من الفراغ بين أنبوب الإنتاج وأنبوب الطي كما يرى في الشكل . 4- شجرة عيد الميلاد Christmas s Tree أثناء عمليات الحفر يكون البئر مملوءا بطين حفر ثقيل حتى يتغلب على الضغط الممكن . وهذا يسمح عند انتهاء عمليات الحفر ومتطلباتها برفع مانع الانفجار ( BOP ) بدون خطورة . ثم يركب رأس البئر ويوصل بأنبوب الإنتاج وأنبوب الطي عند قمة البرج . ورأس البئر عبارة عن مجموعة من الصمامات والوصلات يمكن بواسطتها التحكم في تدفق النفط ، ويسمى رأس البئر في هذه الحالة بشجرة عيد الميلاد ( Christmass Tree ) . انظر الشكل . ويزاح الطين بعد ذلك من أنبوب الطي بضخ الماء حتى يصبح الماء أقل من ضغط النفط في الطبقة المنتجة وعند ذلك يدفع مخلوط النفط والغاز أمامه من الماء وتبدأ البئر في الإنتاج . مقطع في بئر عفج والمسيب النفطيين يوضح الصخور المصدرية والخازنة وصخور الغطاء

المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .