دانلود تحقیق کاربرد ژئوفیزیک در صنعت نفت

ژئوفیزیک:
کاوش ژئوفیزیکی فن جستجوی ذخائر پنهان شده ئیدروکربورها ( نفت و گاز ) یا کانیهای سودمند به کمک اندازه گیریهای فیزیکی از سطح زمین است.

معمولاً این اندازه
گیریها اطلاعاتی از خواص فیزیکی ماده داخل زمین به دست می دهد که چون بطور مناسب مناسب تعبیر و تفسیر شوند، می توانند در تعیین محل ذخایر کانیها که ارزش اقتصادی دارند، مورد استفاده قرار گیرند.

برای اینکه اطلاعات جمع آوری شده از اندازه گیریهای ژئوفیزیکی مفید و موثر واقع شوند باید با اصلاح و زبان زمین شناسی بیان گردند، به عبارت دیگر باید از آنها تصویری ساخته شود که زمین شناسی می سازد.

اعتبار تصویری که بدین نحو به دست می آید، در حالی که برای بعضی از روشهای ژئوفیزیکی مهمتر و ارزنده تر از سایر آنهاست، تابع کیفیت اطلاعات و مهعارت ابزار شده در تعبیر و تفسیر می باشد.

از زمانیکه ژئوفیزیک برای اولین بار در اکتشافات به کار برده شد، دستگاه های اندازه گیری و تکنیک ها و روشهای تعبیر و تفسیر اطلاعات نیز پیوسته در حال تکامل بوده و بهتر شده اند.

این بهبود ها را در حقیقت باید بهره کامل تکنولوژی در حال رشد سریع دانشت.

با اینهمه میزان کشفیاتی که به ژئوفیزیک نسبت داده می شود، در طی چند دهه گذشته ثابت مانده و از سالهای اول دهه 1950 روبه کاهش گذارده است.

روشهای ژئوفیزیکی موثرتر شده اند اما شایستگیهای روز افزون آنها با افزایش مشکل پیدا کردن نفت و کانیهای جدید کاملاً همگام نبوده اند.

زیرا منابع سهل التشخیص در هر زمان به طور تصاعدی و مداوم پیدا و بهره برداری شده اند.

ژئوفیزیکدانها در حال حاضر با مسئله یاس آور و در عین حال محرکی مانند تند تند دویدن و دست آخر در جای اولیه خود باقی ماندن، مواجهند.

از پایان جنگ جهانی دوم گسترش حائز اهمیتی در تحقیقات ژئوفیزیکی و توسعه در جهت بهبود تکنیک ها بمنظور نگهداری نفت کانیهای مورد نیاز جهان بوجود آمده است.

1-1- ژئوفیزیک در صنعت نفت
از اواسط سال 1920 که گروه های ژئوفیزیکی به کمک ترازوی پیچشی و لرزه نگار انکساری در سواحل خلیج مکزیک در آمریکا و مکزیک بدنبال گنبد های نمکی کم عمق می گشتند، فعالیت شان بطور اعجاب انگیز توام با موفقیت بوده است.

هر سال دهها حوزه نفت وابسته به اینگونه گنبدها کشف گردید.

بطوریکه در حوالی سال 1930 فقط تعداد کمی از این گنبدها کشف نشده باقی مانده بود.

هیچ آماری در خصوص مقدار نفت استخراج شده بوسیله ژئوفیزیک که عنوان نتیجه این عملیات را داشته باشد، در دست نیست.

در یک ربع قرن از 1930 تا 1950 در نتیجه عملیات ژئوفیزیکی 5 ر22 بیلیون بشکه نفت و 134 بیلیون فوت مکعب گاز طبیعی تنها در آمریکا بدست آمده است.

این مقدار الی تمام ئیدروکربورهای کشف شده در آنجا را در این مدت نشان می دهد.

در سال 1937 که آمار برای اولین بار بوجود آمد یک چاه از هر شش چاه آزمایشی تعیین محل شده بوسیله ژئوفیزیک به مرحله بهره برداری تجارتی رسیده است.

این برای ژئوفیزیک جلوه ای کم ارزش بنظر می رسید، تا اینکه محرز ساختند که تنها یک چاره از بیست چاه تعیین محل شده بدون هیچ وسیله و کمک فنی ارزش تجارتی داشته است.

در چاه هائی که به روش زمین شناسی تعیین محل شده اند نه به روش ژئوفیزیکی، نسبت موفقیت بطور متوسط یک برده بوده است.

در ارزیابی این ارقام باید در نظر داشت که در بعضی نواحی زمین شناسی به تنهائی موثرتر و اقتصادی تر از ژئوفیزیک می باشد.

در صورتی که عکس این در نایحیه دیگر صاق بوده استو با وجود این، دو طریقه مذکور را نباید رقیب هم در نظر گرفت بلکه باید مکمل یکدیگر دانست.

در حالیکه در پیش بینیهای آزمایشی ژئوفیزیکی نسبت حوزه های کشف شده جدید نفت به چاه های خشک شده واقعاً ثابت مانده، تعداد متوسط مخازن زیرزمینی نفت در آمریکا از سال 1938 دائماً روبه کاهش بوده است.

در اینجا مخازن نفتی بزرگ و وسیع که کشف آنها با روش ژئوفیزیکی آسان بوده غالباً کشف و بهره برداری شده است بطوریکه صنعت نفت بعلت کمیابتر شدن نمونه های خوب و بهتر خواستار حفاری در نواحی با چشم اندازی محقر شده است.

از این قرار گروه های ژئوفیزیکی بیشتری برای به دست آوردن همان اندازه بشکه نفت مورد نیاز است.

بنابراین هزینه اکتشاف هر بشکه بالا می رود.

بسیاری از شرکتهای نفتی با گسترش عملیات اکتشافی خود در خارج از آمریکا و کانادا، این مسئله را، با بکار بردن روش های ژئوفیزیکی در نواحی که قبلاً این روشها در آن نقاط بکار برده نشده بود، حل کرده اند.

عده دیگر عملیات خود را در سواحل دریا متمرکز ساخته اند، بخصوص در سواحل خلیج مکزیک که در آنجا ژئوفیزیک درباره چند درصد حوزه های جدید نفتی آزمایشی ( یک دره ر2 تا 1956 ) و همچنینی در اندازه مخازن کشف شده بطور قابل ملاحظه ای موفقیت داشته است.

اما عملیات در کشورهای خارجی کاملاً گران و پر خرج و غالباً متضمن مخاطرات سیاسی است و استخراج از دریا مستلزم هزینه زیادی است.

از این قرار بنظر می رسد که متوقف شدن عملیات ژئوفیزیکی برای اکتشاف نفت در نواحی بری آمریکا و کانادا در آینده نزدیک خطر ناچیزی است.

1-2- ژئوفیزیک در اکتشاف معدن قسمت به مراتب اعظم فعالیت در زمینه کاوشهای فیزیکی مختص تحقیق در باره نفت و گاز بوده است.

تنها کسر کوچکی از این کوششها به تحقیق درباره کانیهای جامد مصورف گردیده است.

با وجود این روشهای ژئوفیزیکی برای جستجوی سنگهای کانی در چندین قرن پیش قبل از اینکه صنعت نفت وجود داشته باشد، بکار می رفتند.

اندازه گیری مغناطیسی برای پیدا کردن ذخایر سنگ آهن به عقیده هایلند و رابرت فوکس (4) در سال 1940 انجام گردیده اند.

این دو نفر کسانی بودند که پلاریزاسیون الکتریکی خود به خود سنگها را کشف کرده در اوایل 1815 پیشنهاد نمودند که این پدیده برای پیدا کردن و مشخص ساختن بعضی از انواع سنگهای کانی بکار برده شود.

گر چه توسعه کلی کار ژئوفیزیکی در صنعت کانی در مقایسه با آن مقداری که در صنعت نفت وجود داشته کوچک و ناچیز به نظر می رسد، با وجود این اندازه گیریهای ژئوفیزیکی به بعضی کشفهای اعجاب انگیز ذخایر سنگهای معدنی منتج شده است.

در سالهای اخیر دستگاه های اندازه گیری مغناطیسی و الکترومغناطیسی و دستگاه های آشکار کننده رادیواکتیویته برای اندازه گیریهای هوایی تطبیق داده شده اند که سرعت زیاد و راندمان بیشتر عرضه میدارند.

دلایل زیادی موجود است که چرا ژئوفیزیک در عملیات کاوشهای کانی کمتر از کاوشهای نفت و گاز متداول بوده است.

در وهله اول، خواص فیزیکی غالب اجسام تشکیل دهنده سنگهای کانی، فرق نمایان و چشم گیری با خواص مربوط به سنگهای معمولی محیط بر آنها ندارد.

بنابراین، ذخائر کانی زیادی هستند که اساساً به عنوان هدفهای ژئوفیزیکی امید بخش نیستند.

بعلاوه شرکتهای معدن معمولاً کوچکتر از شرکتهای نفت هستند و عده ای از آنها هم استطاعت آن را ندارند که وسائل کارهای ژئوفیزیکی را فراهم آورند ولو اینکه اغلب روشهای بکار برده شده در اکتشاف معدن ارزانتر از تکنیک های بکار رفته در اکتشاف نفت باشد.

به همین دلایل، صنعت کانی در وضعی نبوده است که تحقیق و توسعه را در مقیاسی که برای ژئوفیزیک لازم بوده حمایت ناید تا به عنوان یک ابزار موثر برای اکتشاف کانی ها به توانائی کافی برسد.

1-2- روابط بین کاوش ژئوفیزیکی وعلوم پایه کاوش ژئوفیزیکی که یکی از جدیدترین شاخه های علم علمی است.

در حقیقت یک رشته باریک فرعی منشعب از چند رشته اصلی مربوط به هم از قبیل فیزیک و شیمی و ریاضیات است.

تکنیک های مختلف کاوش ژئوفیزیکی بر اساس چکیده اصول اساسی فیزیک پایه گذاری شده اند مانند قوانین جاذبه زمین، کشش مغناطیسی و قوانین حاکم ب انعکاس و انکسار نور ( که در اکتشاف بروش لرزه ای مورد استفاده هستند) و همچنین تئوری مربوط به اصول الکتریسیته و الکترومانتیک.

هر چند این اصول کاملآً ساده اند ولی عموماً بکار بردن آنها در مطالعه جنس سنگها که بندرت همگن بوده و غالباً خواص فیزیکی پیچیده نیز دارند، مشکل می باشد.

تقریباً کلیه روش های عمده کاوش ژئوفیزیکی از تکنیک هایی اقتباس شده اند که اساساً در مطالعات کم و بیش دانشگاهی چگونگی ساختمان زمین در مقیاس وسیع بکار برده شده اند.

کاوش به روش جاذبه، پس از اینکه اندازه گیریهای آونگی از تغییرات شتاب ثقل موجود در بین پایگاه های مختلف گراتی سنجی در عرض مدت چند دهه برای تعیین شکل دقیق زمین انجام گردیده، توسعه یافته است.

روش انسکار امواج لرزه ای در کاوش ژئوفیزیکی از اصولی استفاده گردیده، توسعه یافته است.

روش انکسار امواج لرزه ای در کاوش ژئوفیزیکی از صاولی استفاده می کند که در اواخر قرن حاضر بوسیله زلزله شتابها پیدا شده و برای از هم جدا ساختن قسمتهای مختلف ساختمان داخل زمین توسعه داده شده است.

دستگاه های قرن هفدهم میلادی ممکن ساخته اند، اساساً مشابه دستگاه هائی هستند که امروزه در اکتشافات بکار برده می شوند.

امروزه در کاوش ژئوفیزیکی، فعالیتی به مقیاس خیلی بزرگتر از آنچه که در تحقیقات اساسی فیزیک زمین هست، وجود دارد.

بستگی کاوش ژئوفیزیکی به کار علمی مقدم بر آن در حال حاضر متضمن یک وابستگی مفدی دو جانبه می باشد.

خیلی از ابزارها و تکنیک که به خاطر کاوش نفت و کانیها تکامل یافته اند به نحو سودمندی در مطالعات دانشگاهی ساختمان پوسته زمین و داخل آن بکار برده شده اند.

همچنین کار آموزیهای افراد در کارهای اکتشاف، سبب تشویق و حمایت اقتصادی تحقیقات ژئوفیزیک معتنابهی در دانشگاه ها گردیده است.

1-4- روشهای کاوش ژئوفیزیکی کلیه روشهای ژئوفیزیکی معمول در کاوش نفت و همچنینی اغلب روش های کاوش کانی جهت معین و مشخص کردن ساخت های زمین شناسی مساعد برای ذخائر با ارزش اقتصادی طرح شده اند.

چنین روشها ممکن است بطور مستقیم توانائی پیدا کردن ذخائر را نداشته باشند.

وقتیکه نفت در قله های ساختاری بوجود می آید، این روشها معمولاً نتیجه کاملاً رضایتبخ می دهند.

از طرف دیگر تشخیص روی هم انباشتن چینه ای بوسیله ژئوفیزیک منتها درجه مشکل و غالباً غیر ممکن است.

آنچه لازم است در حقیقت یک تکنیک ژئوفیزیکی است که بتواند مستقیماً در داخل زمین نفت را مشخص سازد.

علیرغم اظهارات و ادعاهای گاهگاهی مجلات تجاری، مدارک واقعی در خصوص اینکه چنین تکنیکی توسعه پیدا کرده است در دست نیست.

ولی تعدادی از شیوه های ژئوشیمی و میکروبیولوژی حداقل برای انواع مخصوص توده های چینه ای امیدی نشان می دهند.

روش انعکاس امواج لرزه ای، در اکتشاف نفت به مراتب زیادتر و بطور وسیع، متعاقب با روشهای گرانی سنجی و انکسار امواج لرزه ای و مغناطیسی بکار رفته است.

ر اکتشاف کانیها استفاده از تکنیک های مغناطیسی، الکتریکی و رادیو اکتیویته بیشتر متداول است.

گر چه گاه گاهی روشهای گرانی سنجی و لرزه نگاری هم بکار برده شده اند.

روش انعکاس امواج لرزه ای: با این تکنیک ساخت تشکیلات زیر سطحی زمین ( پوسته) با استفاده از زمانهای انتشار اندازه گیری شده یک موج لرزه ای ( یا ضربه ) نقشه بندی می شود.

این امواج بوسیله انفجار دینامیت در نزدیکهای سطح و در داخل آن بوجود می آیند و پس از انعکاس در سطح لایه های خود تشکیلات به سطح زمین برمی گردند.

انعکاسها بوسیله دستگاه های موجگیر حساس به حرکت زمین، که در طول محوطه واقع در اطراف حفره انفجار کار گذاشته شده اند، ثبت می گردند.

تغییرات در زمانهای انعکاس که از نقطه ای به نقطه ای دیگر در سطح زمین مشهود می شوند، معمولآً صورساختهای سنگهای زیر آن منطقه را مشخص می سازند.

عمقهای مربوط به سطوح بازتاب میانی، از اندازه گیری زمانهای انتشار.

چنانچه سرعت انتشار موج لرزه ای در قسمت رویی اندازه گیری شود، قابل تعیین هستند.

انعکاسها از اعماق تا 2000 پا (6ر609 متر) که بوسیله یک انفجار تنها بوجود می آید، می توانند ثبت و مشاهده گردند، بقسمی که در اغلب نواحی ساخت زمین شناسی تمام قسمت رسوبی قابل تعیین است.

تکنیک انعکاس بیشتر و بهتر از هر یک از روشهای دیگر ژئوفیزیکی اطلاعات تهیه می کند.

اما این روش زیان کندتر و گرانتر بودن از غالب روشهای دیگر را در بر دارد.

بعلاوه نواحی متعددی وجود دارند که در آن نواحی انعکاسها فقط با مشکلات زیادی بدست می آیند.

روش انکسار امواج لرزه ای: در روش انکساری، دستگاه های اندازه گیری در فاصله هائی از انفجار قرار می گیرند که در مقایسه با عمق لایه ای که روی نقشه آورده خواهد شد، مسافتهای نسبتاً طولانی است.

امواج حاصل از انفجار، مسافتهای افقی زیادی را در داخل زمین می پیمایند و زمان لازم برای انتشار، اطلاعاتی از سرعت موج در تشکیلات زیر سطح انکسار و عمق آن به دست می دهد.

تغییرات در این مدت زمان، با جابه جا کردن وضع نقطه انفجار و دستگاه موجگیر، ساختمان زمین شناسی تشکیلات مختلف موجود را معین می نماید.

روش انکسار اطلاعات چندان دقیق و زیادی که روش انعکاس