مطالعه ژئوشیمیایی و بررسی تطبیقی مخازن گازی بر اساس داده های راک اول ،بیومارکرها و ایزوتوپ کربن

مهندسی نفت و شیمی
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی اکتشاف نفت مطالعه ژئوشیمیایی و بررسی تطبیقی مخازن گازی بر اساس داده های راک اول ،بیومارکرها و ایزوتوپ کربن (مطالعه موردی:حوضه رسوبی کپه داغ) چکیده: بررسیهای ژئوشیمیایی(راک اول- بیومارکر- ایزوتوپ کربن) برروی سنگ منشا احتمالی کپه داغ شرقی نشان می‌دهد که سازند های کشف رود و چمن بید، با توجه به نوع و بلوغ ماده آلی می‌توانند از سنگهای مادر منطقه محسوب شوند. سازند کشف رود با کروژنی از نوع دلتایی- دریایی در مرحله تولید گاز خشک قرار دارد، در حالیکه سازند چمن بید با کروژنی با منشا دریایی-کربناته در انتهای نفت زایی و در ابتدای تولید گاز تر می‌باشد. آنالیز های بیو مارکر و ایزوتوپ نشان می‌دهد که تغذیه مخزن مزدوران توسط سازند کشف رود بوده و منشا هیدروکربنها در مخزن شوریجه در نتیجه زایش مواد آلی از سازند چمن بید می‌باشد. مطالعات ایزوتوپی و بیومارکری نشان می‌دهد که بخش مهم سولفید هیدروژن در مخزن مزدوران بر اثر احیای ترموشیمیایی سولفات (واکنش بین متان وانیدریت موجود در سازند کربناته مزدوران) بوجود آمده است. این سولفید هیدروژن با عث ترش شدگی در مخزن مزدوران شده است. مخزن شوریجه دارای لیتولوژی ماسه سنگی به همراه ترکیبات آهن دار فراوان و دارای درصد کمتری انیدریت در میان لایه های خود نسبت به سازند مزدوران است.پس سولفید هیدروژن کمتری تولید شده و آن نیز با آهن موجود در مخزن واکنش داده و بصورت پیریت رسوب کرده است. یعنی سنگ مخزن مانند یک فیلتر سبب حذف سولفید هیدروژن از مخزن گردیده است. کلمات کلیدی: مخازن گازی روشهای ژئوشیمیایی حوضه رسوبی کپه داغ مقدمه: در حال حاضر و دهه های آینده ،گاز طبیعی یکی از عمده ترین منابع تامین کننده انرژی و مواد اولیه صنایع پتروشیمی در جهان است. روند رو به رشد مصرف نفت ومحدودیت منابع و استخراج آن باعث گردیده است.نگرشی ویژه به منابع هیدروکربنی گازی معطوف شود.این در حالی است که ایران با داشتن بیش از 18 درصد منابع گاز شناخته شده دنیا ،پتانسیل بالقوه ای هم از لحاظ اکتشاف مخازن گازی داراست افزون بر این وجود میادین عظیم مشترک بین ایران و کشورهای همسایه از جمله حوضه خلیج فارس و همسایگان غربی و شمال شرقی، اهمیت توجه به مسائل بهره برداری از این منابع را روشن می‌سازد. حوضه رسوبی کپه داغ در شمال شرق ایران، بخش وسیعی از ترکمنستان وشمال افغانستان واقع است. در هر سه کشور میدانهای گازی عظیمی کشف شده است. محققین و دانشمندان علوم زمین از جمله ژئوفیزیستها و ژئوشیمیستها تمام سعی و تلاش خود را بکار می‌گیرند تا از میزان ریسک عملیات اکتشافی بکاهند ودرمناطقی اقدام به حفاری کنند که احتمال دستیابی به نفت وگاز، نسبتا زیاد باشد. ژئوشیمیستهای آلی با تکیه بر اطلاعات ناحیه ای ،محلهای مناسب برای حفاریهای آتی را مشخص می کنند ونظر می دهند که در یک چاه اکتشافی باید در انتظار نفت ، گاز و یا هر دو بود. ژئوشیمی آلی می‌تواند عوامل مخرب در مخزن مثل تخریب میکروبی ،آبشویی، کرکینگ ،اکسیداسیون و غیره را مشخص کند و در مورد کاهش روند تخریب و حفظ مواد آلی نظر دهد. در این پایان نامه حوضه رسوب کپه داغ و مخزن گازی آن را از نظر نوع و کیفیت سنگ منشا، شرایط رسوبی، نوع کروژن ،میزان بلوغ وتوان تولید هیدروکربن و نوع هیدروکربن تولیدی را با استفاده از روشهای مختلف ژئوشیمی مورد بررسی قرار می‌دهیم و در نهایت به بررسی علل افزایش غلظت سولفید هیدروژن در مخزن مزدوران نسبت به شوریجه می‌پردازیم. فهرست مطالب فصل اول: مقدمه 1 فصل دوم: زمین شناسی منطقه کپه داغ 2 2-1-مقدمه 2 2-2-محل و موقعیت 2 2-3- ریخت شناسی منطقه 3 2-4- چینه شناسی منطقه 4 2-4-1- پركامبرین 4 2-4-1-1- شیستهای گرگان 4 2-4-2- كامبرین- اردویسین 5 2-4-2-1- سازندلالون 5 2-4-2-2- سازند میلا 5 2-4-2-3- سازند قلی 5 2-4-3- سیلورین 5 2-4-3-1- سازند نیور 5 2-4-4- دونین 5 2-4-4-1- سازند پادها 5 2-4-4-2- سازند خوش ییلاق 6 2-4-5- كربنیفر 6 2-4-5-1- سازند مبارك 6 2-4-6- پرمین 6 2-4-6-1- سازند دورود 6 2-4-6-2 سازند روته 6 2-4-6-3- سازند نسن 6 2-4-7- تریاس 6 2-4-7-1- سازند الیكا 6 2-4-7-2- سازند قره قیطان 7 2-4-7-3- گروه آق دربند 7 2-4-7-3-1- سازند سفید كوه 7 2-4-7-3-2- سازند نظر كرده 7 2-4-7-3-3- سازند سینا 7 2-4-7-3-4- سازند شیلی میانكوهی 7 2-4-8- ژوارسیك 8 2-4-8-1- سازند شمشك 8 2-4-8-2- سازند كشف رود 9 2-4-8-3- سازند بادامو 12 2-4-8-4- سازند باش كلاته 12 2-4-8-5- سازند خانه زو 12 2-4-8-6- سازند چمن بید 12 2-4-8-7- سازند مزدوران 14 2-4-8-7-1- محل برش الگو 14 2-4-8-7-2- گسترش منطقه ای 17 2-4-9- كرتاسه 17 2-4-9-1- سازند شوریجه 17 2-4-9-1-1 محل برش الگو 17 2-4-9-1-2- گسترش منطقه ای 22 2-4-9-2 سازند زرد 23 2-4-9-3- سازند تیرگان 23 2-4-9-4- سازند سرچشمه 23 2-4-9-5- سازند سنگانه 23 2-4-9-6- سازند آیتامیر 24 2-4-9-7 سازند آب دراز 24 2-4-9-8- سازند آب تلخ 24 2-4-9-9- سازند نیزار 24 2-4-9-10- سازند كلات 25 2-4-10- ترشیر 25 2-4-10-1- سازند پسته لیق 25 2-4-10-2- سازند چهل كمان 26 2-4-10-3 سازند خانگیران 26 2-4-11- نهشته های نئوژن 26 2-4-12- پلیوسن 26 2-4-12-1- کنگلومرای پلیوسن 26 2-4-12-2- سازند آقچه گیل 26 2-5- زمین شناسی ساختمانی منطقه 27 2-6-پتانسیل هیدروکربنی منطقه 28 2-6-1- معرفی مخازن گازی كپه داغ 28 2-6-1-1- میدان گازی خانگیران 28 2-6-1-2- لایه بندی مخزن مزدوران 29 2-6-1-3- فشار و دمای اولیه مخزن 30 2-6-2-میدان گازی گنبدلی 30 2-6-2-1- لایه بندی مخزن شوریجه 30 2-6-2-2- فشار و دمای اولیه مخزن 30 فصل سوم: روشهای مطالعه 31 3-1- مقدمه 31 3-2- دستگاه راک اول 31 3-2-1- ویژگی های پارامترهای راك – اول 33 3-2-2- کل کربن آلی(TOC) 34 3-2-3- اندیس اكسیژن (OI) 35 3-2-4- اندیس تولید (PI) 35 3-2-5-اندیس هیدروکربن زایی((GI 35 3-2-6-اندیس مهاجرت(MI) 35 3-2-7-اندیس نوع هیدروکربن (Hydrocarbon Ttype Index) 35 3-2-8- اندیس هیدروژن (HI) 35 3-2-9-نمودار نسبتهای HI/Tmax HI/OI وS1/TOC و S2/TOC 36 3-2-10-تفسیر داده های راک اول 38 3-3- گاز کروماتو گرافی / طیف سنج جرمی 38 3-3-1-گاز کروماتوگرافی درGCMS 39 3-3-1-1-آنالیز گرافهای گاز کروماتوگرافی 41 3-3-2-طیف سنج جرمی در GCMS 42 3-4-بایوماركرها ( نشانه های زیستی) 44 3-4-1- مقدمه 44 3-4-1-1- بیوماركرها یا نشانه های زیستی 45 3-4-1-2- انواع بیوماركرها 47 3-4-2-پارامتر های بیومارکری برای تطابق، منشا و محیط رسوبی 49 3-4-2-1ترپانها (Terpanes) 54 3-4-2-2-اندیس هموهوپان 57 3-4-2-3-نسبت پریستان به فیتان 59 3-4-2-4-نسبت (Isopenoid/n-Paraffin) 60 3-4-2-5-ایزوپرونوئید های غیر حلقوی>C20 61 3-4-2-6-باتریوکوکان 61 3-4-2-7-اندیس اولیانان(Oleanane) 61 3-4-2-8-بیس نورهوپانها و تریس نور هوپانها 62 3-4-2-9-اندیس گاماسران 62 3-4-2-10- نسبت(C30/C29Ts) 63 3-4-2-11- -β کاروتن و کاروتنویید 63 3-4-2-12- Bicyclic Sequiterpanes 63 3-4-2-13-کادینانها 63 3-4-2-14- دی ترپانهای دو و سه حلقه ای 64 3-4-2-15- فیچتلیت(Fichtelite) 65 3-4-2-16- دی ترپانهای چهار حلقه ای(Tetracyclic Diterpane) 65 3-4-2-17-ترپان سه حلقه ای 65 3-4-2-18-ترپانهای چهار حلقه ای 66 3-4-2-19-هگزا هیدرو بنزو هوپانها 66 3-4-2-20-لوپانها(Lupanes) 66 3-4-2-21-متیل هوپان(Methyl Hopanes) 66 3-4-3- استیرانها(Steranes) 67 3-4-3-1-نسبت Rgular Steranes/17α(H)-Hopanes 67 3-4-3-2- C26استیران 68 3-4-3-3- استیرانهای (C27-C28-C29) 68 3-4-3-4- اندیس C30-استیران 70 3-4-3-5- دیااستیرانهای(C27-C28-C29) 72 3-4-3-6-نسبت Diasteranes/Regular Steranes 72 3-4-3-7- 3-آلکیل استیران 73 3-4-3-8- 4-متیل استیران 73 3-4-4- استیروئید های آروماتیکی و هوپانوئید ها 74 3-4-4-1- C27-C28-C29- منو آروماتیک استیروئیدها 74 3-4-4-2-(Dia/Dia+Regular)C-Ring Monoaromatic Steroids 76 3-4-4-3- C¬26-C27-C28تری آروماتیک استیروئید 76 3-4-4-4- بنزوهوپانها (Benzohopanes) 76 3-4-4-5-پریلن( (Perylene 76 3-4-4-6- m/z 239(Fingerprint) و(Fingerprint) m/z 276 77 3-4-4-7- Degraded Aromatic Deterpane 77 3-4-4-8-خصوصیات ژئوشیمی نفتها برای تطابق با سنگ منشا 77 3-4-5-بلوغ(Maturation) 79 3-4-5-1- بیومارکرها بعنوان پارامتری برای بلوغ 79 3-4-5-2-ترپانها 81 3-4-5-2-1-ایزومریزاسیون هموهوپان 22S/(22S+22R) 81 3-4-5-2-2-نسبت Βα-Moretane/αβ-Hopanes and ββ-Hopane 82 3-4-5-2-3- نسبت Tricyclic/17α(H)-Hopane 83 3-4-5-2-4- نسبت Ts/(Ts+Tm) 83 3-4-5-2-5- نسبت C29Ts/(C2917α(H)-Hopane+C29Ts) 84 3-4-5-2-6- نسبت Ts/C3017α(H)Hopane 84 3-4-5-2-7- اندیس Oleanane یا 18α/(18α+18β)-Oleanane 84 3-4-5-2-8- نسبت (BNH+TNH)/Hopanes 85 3-4-5-3- استیرانها (Steranes) 86 3-4-5-3-1- نسبت 20S/(20S+20R) 86 3-4-5-3-2-نسبت Ββ/(ββ+αα) 86 3-4-5-3-3- اندیس بلوغ بیومارکرها (BMAI) 87 3-4-5-3-4- نسبت Diasterane/Regular Sterane 89 3-4-5-3-5- نسبت 20S/(20S+20R) 13β(H),17α(H)-dia steranes89 3-4-5-4-استیروئید های آروماتیکی Aromatic steroids 89 3-4-5-4-1- نسبت TA/(MA+TA) 89 3-4-5-4-2- نسبتMA(I)/MA(I+II) 90 3-4-5-4-3- نسبتTA(I)/TA(I+II) 91 3-4-5-4-4- نسبتC26-Triaromatic 20S/(20S+20R) 91 3-4-5-4-5- منوآروماتیک هوپانوئید (Monoaromatic Hopanoids ) 92 3-4-5-4-6- پارامتر MAH 92 3-4-6- تخریب میکروبی (Biodegradation) 93 3-4-6-1- پارامتر های بیومارکری تخریب میکروبی 93 3-4-6-1-1- ایزوپرنوئیدها(Isopernoids) 95 3-4-6-1-2- استیران و دیااستیران(Steranes and Diasteranes) 95 3-4-6-1-3- هوپانها(Hopanes) 95 3-4-6-1-4- 25-نورهوپانها (25-Norhopanes) 96 3-4-6-1-5-C28-C34 30-nor-17α(H)-Hopane 96 3-4-6-1-6- ترپانهای سه حلقه ای 97 3-4-6-1-7- دیگر ترپانها 97 3-4-6-2- اثرات تخریب میکروبی در تعیین بلوغ و تطابق 97 3-4-7-تعیین سن بوسیله بایومارکرها 97 3-5- ایزوتوپهای پایدار 99 3-5-1- مقدمه 99 3-5-2- ایزوتوپهای پایدار 99 3-5-2-1- اکسیژن 100 3-5-2-2- کربن 102 3-5-2-2-1- ارتباط بین سن زمین شناسی و نسبت ایزوتوپ کربن نفت و کروژن 106 3-5-2-2-2-کاربرد ایزوتوپ کربن در تعیین نوع محیط رسوبی، نوع کروژن، نوع نفت و مسیر مهاجرت 108 3-5-2-2-2-1- نمودار سوفر(Sofer) 108 3-5-3- گوگرد 109 3-5-4– کاربرد ایزوتوپهای پایدار در مخازن گاز و کاندنسیت 111 فصل چهارم: نحوه نمونه برداری 114 4-1-مقدمه 114 4-2-نمونه گیری از میادین گازی 114 4-2-1- روش نمونه گیری گاز و سیالات مخزن 115 4-2-2- آنالیز نمونه های مخازن خانگیران وگنبدلی 117 4-3-داده های شرکت نفت 117 4-3-1-مقاطع و نمونه ها 119 فصل پنجم: بحث و تفسیر 120 تعبیر و تفسیر داده های راک اول وبیو مارکر مقاطع سطحی و چاهها تعبیر و تفسیر داده های بیو مارکر و ایزوتوپ مخازن 5-1- مقدمه 120 5-2- تعبیر و تفسیر داده های راک اول 120 5-2-1-چاه امیرآباد-1 120 5-2-2-چاه خانگیران-30 125 5-2-2-1-سازند چمن بید 127 5-2-2-2-سازند کشف رود 129 5-3-تعبیر و تفسیر داده های راک اول مقاطع سطحی 132 5-3-1مقطع بغبغو 132 5-3-2-مقطع خور 137 5-3-3-مقطع فریزی 141 5-3-3-1-سازند شمشک 143 5-3-3-2-سازند باش کلاته 145 5-3-4-مقطع خانه زو 147 5-3-4-1-سازند چمن بید 150 5-3-4-2-سازند شمشک 152 5-3-5-مقطع اردک-آب قد 155 5-3-6-مقطع شورک 159 5-3-7-نتیجه گیری کلی آنالیز داده های راک-اول 163 5-4-تعبیر و تفسیر داده های گاز کروماتو گرافی 164 5-4-1-مقطع بغبغو سازند کشف رود(G-19) 166 5-4-2-مقطع خور سازند چمن بید(G-11) 167 5-4-3-مقطع اردک آب-قد سازند چمن بید(ABG-15) 167 5-4-4-مقطع شورک- سازند کشف رود(G-10) 168 5-4-5-مقطع بغبغو سازند کشف رود(G-45) 169 5-4-6-نتیجه گیری نهایی آنالیز داده های GC 169 5-5-تعبیر و تفسیر داده های بیومارکر مقاطع سطحی 169 5-5-1-سازند چمن بید 173 5-5-2- سازند کشف رود 174 5-5-3- نتیجه گیری نهایی آنالیز بیومارکرهای مقاطع سطحی 182 5-5-4- تعبیر وتفسیر داده های بیو مارکری و ایزوتوپی میعانات سنگ مخزن مخازن مزدوران و شوریجه 182 5-5-4-1- تشخیص محیط رسوبی سنگ منشاء 182 5-5-4-1-1- نسبت C29/C27 استیران در مقابل نسبت Pr/Ph 183 5-5-4-2- تعیین محدوده سنی سنگ منشاء 184 5-5-4-2-1- نسبت C28/C29 استیران 184 5-5-4-2-2-ایزوتوپ كربن 185 5-5-5- تشخیص لیتولوژی سنگ منشاء 186 5-5-5-1- نسبت DBT/ PHEN در مقابل Pr/Ph 186 5-5-5-2-اندیس نورهوپان 187 5-5-5-3- نسبت C22/C21 تری سیكلیك ترپان در مقابل نسبت C24/C23 تری سیكلیك ترپان 188 5-5-5-4- نسبتهای C24تترا سیكلیك ترپان 189 5-5-5-5- ایزوتوپ كربن در مقابل نسبت پریستان به فیتان 190 5-5-5-6- مقایسه نسبتهای بیوماركری 190 5-5-5-7- نتیجه گیری لیتولوژی سنگ منشاء 191 5-5-6-تشیخص بلوغ سنگ منشاء 191 5-5-6-1-نمودار C24Tet/C23Tri در مقابل C23Tri/C30Hopane 191 5-5-6-2- نمودار نسبت C30DiaHopan/C30Hopane 192 5-5-6-3- نمودار نسبت Pr/nC17 به Ph/nC18 مخازن 193 5-5-6-4- نتیجه گیری بلوغ سنگ منشاء 194 5-5-7- داده های ایزوتوپی كربن دو مخزن مورد مطالعه 194 5-5-8- تشخیص سنگ منشاء های مخازن مزدوران و شوریجه 194 5-6- تشخیص منشاء تولید سولفید هیدروژن در مخازن گازی كپه داغ 196 5-6-1- بررسی تركیب شیمیایی مخازن 196 5-6-2- فشار و دمای مخازن 198 5-6-3- پتروگرافی سازندهای مخزنی منطقه كپه داغ 198 5-6-4- بررسی آلكانهای نرمال و بیوماركری و آب سازند مخازن 200 5-6-4-1- فراوانی آلكانهای نرمال مخازن 200 5-6-4-2- بیوماركر آدامانتان 200 5-6-4-3- مطالعه تركیبات هیدروكربوری گوگرد دار در مخازن 202 5-6-4-4- مطالعه آب سازندی مخازن 204 5-6-4-5- بررسی بلوغ میعانات گازی مخازن 207 5-6-4-6- مقایسه تركیبات گازی مخازن با هیدروكربورهای سنگ منشاء 209 5-6-4-7- ایزوتوپ كربن و گوگرد آلی مخازن 209 5-7- نتیجه گیری كلی در مورد منشاء سولفید هیدروژن 212 فصل ششم: نتیجه گیری نهایی 213 پیشنهادات 214 پیوست 215 منابع و مآخذ 216