پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شماره‌ها | 1,651 |
| تعداد مقالات | 13,405 |
| تعداد مشاهده مقاله | 30,230,382 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,081,498 |
تعیین رخساره‌های دیاژنزی و کیفیت مخزنی ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان در چاه‌هایی از میادین غربی دشت آبادان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| پژوهش های چینه نگاری و رسوب شناسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 7، دوره 37، شماره 3 - شماره پیاپی 84، مهر 1400، صفحه 139-155 اصل مقاله (2.09 M) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/jssr.2021.128880.1208 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| فاطمه رمضانی1؛ محبوبه حسینی برزی* 2؛ جواد هنرمند3؛ عباس صادقی4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1دانشجوی دکتری حوضه‌های رسوبی و نفت، دانشکدة علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2دانشیار، گروه حوضه‌های رسوبی و نفت، دانشکدة علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3استادیار، پژوهشکدة علوم زمین، پردیس صنایع بالادستی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4استاد، گروه حوضه‌های رسوبی و نفت، دانشکدة علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان (بارمین- آبتین) در دشت آبادان، طیف وسیعی از تخلخل و تراوایی را با توجه به تاریخچة دیاژنزی پیچیدة خود دارند. بر همین اساس مطالعة پتروگرافی با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترونی و نیز آنالیزهای روتین تخلخل- تراوایی مغزه روی این نهشته‌‌ها برای بررسی تأثیر دیاژنز بر کیفیت مخزنی انجام شد. فرایندهای دیاژنزی از قبیل تراکم، انحلال، سیمانی‌شدن و تبدیل و درجازایی کانی‌های رسی، مهم‌ترین فرایندهای مرتبط با کیفیت مخزنی در نمونه‌های مطالعه‌شده ارزیابی شدند. به این ترتیب ماسه‌سنگ‌های گدوان به 5 رخسارة دیاژنزی شامل ماسه‌سنگ متراکم با سیمان اندک، ماسه‌سنگ با سیمان کلریت، کائولینیت و کلسیت، ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌های کوارتز، ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیر و ماسه‌سنگ با سیمان انحلال‌یافته تفکیک شدند. پوشش کلریتی با جلوگیری از گسترش سیمان، رشد اضافة سیلیسی و تشکیل چارچوب پایدارتر، به حفظ بهتر تخلخل اولیه کمک کرده است. سیمان‌های کربناتة ائوژنزی با نسبت حجمی 9% از کل سنگ، کیفیت مخزنی را بهبود می‌بخشند؛ در حالی که ماسه‌سنگ‌های با سیمان کربناتة مزوژنزی که در مراحل پایانی دیاژنز (با درصد حجمی بین 25 تا 32%) گسترش یافته‌اند، اغلب به‌عنوان سدی دربرابر حرکت هیدروکربور عمل کرده‌اند. پس از تعیین میزان تخلخل و تراوایی در بخش‌های دارای مغزه، برای روشن‌شدن بهتر ارتباط این دو پارامتر با رخساره‌های دیاژنزی، واحدهای جریانی به روش نشانگر زون جریان (FZI)، تعیین شد. با بررسی ارتباط بین پارامترهای مخزنی و دیاژنزی مطالعه‌شده، به نظر می‌رسد واحدهای جریانی 1 و 2 معادل با رخساره‌های دیاژنزی 3 و 5، بهترین کیفیت مخزنی را در چاههای مطالعه‌شده دارند. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| دیاژنز؛ رخسارة دیاژنزی؛ کیفیت مخزنی؛ سازند گدوان؛ دشت آبادان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمهتوالی کرتاسه در جنوب غرب ایران، یکی از مهم‌ترین منابع هیدروکربوری در خاورمیانه و جهان محسوب می‌شود زون هیدروکربوری دشت آبادان واقع در انتهای جنوب غربی زاگرس، به‌عنوان بخشی از صفحة عربی و در انتهای شرقی حوضة بین‌النهرین در شرق و جنوب شرق عراق واقع است. این زون طی کرتاسة صفحة عربی در استوا قرار داشته و دشت آبادان بخشی از حاشیة جنوب غربی نئوتتیس و حاشیة شمال شرقی صفحة عربی بوده است. طی کرتاسة پایینی، بازشدن بخش مرکزی اقیانوس اطلس و جدایش عمان و هند (Sharland et al. 2001)، صفحة عربی در بخش غربی خود دچار برافزایش و کج‌شدگی (uplifting and tilting) شده و در معرض فرسایش قرار گرفته است؛ به این ترتیب حجم زیادی از رسوبات آواری به حوضة مجاور یعنی نئوتتیس هدایت شده و سازند زبیر و در ادامة آن، سازند گدوان در عراق، کویت و ایران کنونی گسترش یافته‌اند. سازند گدوان معادل سازند زبیر در حوضة بین‌النهرین در عراق و کویت، بیاض در عربستان و خرایب در امارات و عمان است (Sharland et al. 2001; Alsharhan and Nairn 2003). این سازند، یک سازند آواری در کشورهای عراق و کویت است که از آن به‌عنوان یکی از منابع مهم هیدروکربور بهره‌برداری شده است؛ از این رو مطالعات مخزنی سازند گدوان به‌عنوان معادل سازند زبیر با تعداد زیادی از افق‌های ماسه‌سنگی مستعد مخزن مهم است. سازند گدوان با لیتولوژی آواری در میان دو سازند کربناتة فهلیان در پایین و داریان در بالا در گروه خامی نهشته شده است. به جز عضو کربناتة خلیج که در منطقة مطالعه‌شده بین 7- 15 متر ضخامت دارد، عمدة ضخامت 200- 300 متری این سازند را در میادین دشت آبادان، ماسه‌سنگ و گلسنگ تشکیل داده است (شکل 1). نمونه‌های برداشت‌شده از ماسهسنگها متعلق به بخش‌های دارای مغزه از دو حلقه چاه منتخب A و B از میادین غربی دشت آبادان است (شکل 1). بعضی قسمت‌های این سازند، آغشتگی نفتی زیاد و بعضی دیگر به علل متفاوتی ازجمله تأثیر ماتریکس اولیه، اندازة دانه، جورشدگی و دیاژنز، آغشتگی کمتری دارد. شناخت کنترل‌کننده‌های محیط‌های دیاژنزی می‌تواند چارچوب مناسبی را برای ارزیابی فرایندهای دیاژنزی و محصولات آن ارائه دهد و در پی آن، ارزیابی تأثیر دیاژنز را بر تغییرات تخلخل ممکن کند. تغییرات دیاژنزی متفاوت در یک رخسارة رسوبی، سرنوشت‌های متفاوتی در محصولات نهایی طی روند سنگ‌شدگی ایجاد می‌کند (e.g., Enayati Bidgoli and Saemi 2019). در این رابطه فرایندهای دیاژنزی ماسه‌سنگ‌های گدوان نیز مطالعه و این ماسهسنگها ازنظر دیاژنز به 5 رخساره تقسیم شدند. این رخساره‌ها شامل ماسه‌سنگ متراکم با سیمان اندک، ماسه‌سنگ با سیمان کلریت، کائولینیت و کلسیت، ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌های کوارتز، ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیر و ماسه‌سنگ با سیمان انحلال‌یافته هستند. سپس از روش‌های مناسب ارزیابی تخلخل و تراوایی به‌عنوان دو پارامتر مخزنی مهم و دسته‌بندی آنها از طریق روش‌های تعیین واحدهای جریانی (مانند روش Flow zone indicator: FZI) در ضخامت مورد مطالعه برای ایجاد ارتباط بین رخساره‌های دیاژنزی و واحدهای جریانی بهره گرفته شد (e.g., Yarmohammadi et al. 2014). این روش مطالعاتی به ایجاد یک مدل دیاژنزی در ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان در مطالعة حاضر منجر شد. در این پژوهش مهم‌ترین فرایندهایی بررسی شده که در توالی مطالعه‌شده در دو حلقه چاه تأثیر بیشتری بر کاهش و افزایش تخلخل داشته‌اند و از اشاره به تمامی فرایندهای دیاژنزی خودداری شده است. روش کاردر این پژوهش از مجموع 370 متر (160 و 210) ضخامت سازند گدوان از دو حلقه چاه انتخابی در محدودة مطالعاتی دشت آبادان، حدود 95 متر (60 متر از چاه A و 35 متر از چاه B) مغزه از ماسه‌سنگ‌های این سازند بررسی و توصیف پتروگرافی شدند. به‌منظور مطالعة پتروگرافی ماسهسنگها، کانی‌شناسی و بررسی تخلخل و تراوایی و نوع فضاهای بین دانه‌ای (pore types) آنها با میکروسکوپ پلاریزان، از 70 نمونه ماسه‌سنگ مقطع نازک تهیه و به رزین اپوکسی آبی آغشته شد. مطالعة ماسهسنگها به روش چشمی و با در نظر گرفتن همة مقیاس‌های مرتبط (Wentworth 1922; Powers 1953; McBride 1963; Folk et al. 1974; Pettijohn et al. 1987) و نام‌گذاری نمونه‌های ماسه‌سنگی به روش پتی‌جان (Pettijohn 1987) انجام و به این ترتیب سه پتروفاسیس (petrofacies) اصلی برای ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان شناسایی شد. 130 نمونه پلاگ برای اندازه‌گیری دقیق تخلخل و تراوایی با روش‌های استاندارد تهیه شد. تعداد 12 نمونه نیز به‌منظور مطالعة فضای بین دانه‌ها و کانی‌های رسی با میکروسکوپ الکترونی انتخاب و مطالعه شد. به‌منظور شناسایی ارتباط ویژگی‌های دیاژنتیک و مخزنی در ماسه‌سنگ‌های مطالعه‌شده، واحدهای جریانی در هر دو چاه با استفاده از داده‌های تخلخل و تراوایی مغزه و با استفاده از روش نشانگر زون جریان (FZI) (Amaefule et al. 1993) تعیین شد. محوریت مطالعه در تمامی نمونه‌های انتخاب‌شده، بررسی دیاژنز، تخلخل و تراوایی و رابطة آنها با کیفیت مخزنی بوده است.
معرفی پتروفاسیس‌ها و رخساره‌های دیاژنزیبهطورکلی ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان در چاههای مطالعه‌شده عمدتاً کوارتز آرنایت و کوارتز وک خیلی ریز تا متوسط‌دانه هستند. اجزای تشکیل‌دهندة این ماسهسنگها، غالباً کوارتزهای نیمه‌گردشده تا گردشده، درصد اندکی فلدسپار (عمدتاً فلدسپار پتاسیم. به‌طور میانگین کمتر از 5% از کل مقطع)، قطعات سنگی (به‌طور میانگین حدود 5% از کل مقطع)، قطعات فسیلی در بعضی افق‌ها، مقادیر اندکی کانی‌های سنگین مقاوم، سیمان کربناته و ماتریکس است. جورشدگی این ماسهسنگها از ضعیف تا عالی متغیر و ارتباط بین دانه‌ها از نوع نقطه‌ای تا خطی و مضرس است. در پتروفاسیس‌های شناسایی‌شده آغشتگی نفتی و سیمان کربناته (کلسیتی و دولومیتی) به مقادیر متفاوت مشاهده شده است. این پتروفاسیس‌ها (جدول 1) شامل سه دستة اصلی هستند که در انتهای دشت دلتا و پیشانی دلتا گسترش یافته‌اند.
جدول 1- پتروفاسیس‌های ماسه‌سنگی سازند گدوان در دو چاه مطالعه‌شده در دشت آبادان Table1- Sandstone petrofacies of Gadvan Formation of 2 studied wells in the Abadan Plain
رخساره‌های دیاژنزی نیز مانند رخساره‌های رسوبی برمبنای ویژگی‌های اختصاصی همان رخساره (نوع سیمان، جانشینی‌ها، فشردگی و انحلال) از سایر رخساره‌ها شناسایی می‌شوند. برای جلوگیری از نادیده گرفته‌شدن ویژگی‌های ذاتی از قبیل ماتریکس، جورشدگی و اندازة دانه، این موارد در تعریف رخساره‌های دیاژنزی بررسی و تأثیر آنها لحاظ شده است. ماسه‌سنگ‌های مطالعه‌شده نیز برمبنای بعضی ویژگی‌ها که در زیر به آنها اشاره خواهد شد، به رخساره‌های دیاژنزی مختلف تقسیم‌بندی شده‌اند:
شکل 1- ستون چینه‌شناسی بخش‌های دارای مغزه (35 و 60 متر) از مجموع ضخامت سازند گدوان در دو چاه مطالعه‌شده و موقعیت آنها در دشت آبادان Fig 1- Gadvan Formation stratigraphic column from core intervals (35 and 60 m) and location of 2 selected wells in the Abadan Plain
DF1. ماسه‌سنگ متراکم با سیمان اندکاین رخساره شامل کوارتز آرنایت‌هایی ریزدانه (1/0-25/0 میلی‌متر) است که بر اثر دیاژنز متراکم شده و مرز دانه‌ها با یکدیگر از نوع مستقیم (Point)، محدب- مقعر (Concave-convex) و تا حدی مضرس (Suture) است. اجزای اصلی تشکیل‌دهندة آن، کوارتز و اندکی فلدسپار (5%>) است. سیمان اصلی در این ماسهسنگها از نوع سیلیسی (حدود 15%) است (شکل 2-A وB). تخلخل موجود در این رخساره از نوع بین دانه‌ای است و میانگین آن %8 و تراوایی آن 25 میلی‌دارسی است (جدول 2). تخلخل و تراوایی کم این رخساره ناشی از تراکم و محصولات دیاژنتیک آن است. توزیع نسبی این رخساره، حدود 10% ماسه‌سنگ‌های مطالعه‌شده است.
DF2. ماسه‌سنگ با سیمان کلریت، کائولینیت و کلسیتاین رخساره شامل ماسه‌سنگ‌های کوارتز وک خیلی ریز تا ریز با درصد ماتریکس بین 17-15% است که مرز دانه‌ها در آن با یکدیگر به‌صورت نقطه‌ای یا خطی است (شکل 2-C و D). سیمان غالب این رخساره از نوع رسی (کلریت و کائولینیت) و کلسیت (5%) است. تشخیص تخریبی یا درجازابودن کانی‌های رسی که به‌صورت ماتریکس در بین دانه‌ها وجود دارد، کاری دشوار است، اما تصاویر میکروسکوپ الکترونی با توجه به وجود ساختارهای شناخته‌شده برای این کانی‌ها، حاکی از درجازابودن عمدة آنهاست (شکل 2- D و F). تخلخل موجود در این رخساره از نوع بین دانه‌ای است. میانگین تخلخل در این رخسارة دیاژنزی از 12% و تراوایی آن 150 میلی‌دارسی است (جدول 2). تخلخل و تراوایی کم این رخسارة دیاژنزی حاصل اندازة کوچک دانه‌ها، جورشدگی بد و حضور سیمان‌های سه‌گانة کلریت، کائولینیت و کلسیت در فضاهای بین دانه‌ای است (e.g. Hong et al. 2020). درصد توزیع نسبی این رخساره در چاههای مطالعه‌شده 35% است. DF3. ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌های کوارتزاین ماسهسنگها از نوع کوارتز آرنایت ریزدانه تا متوسط‌دانه هستند (1/0-5/0 میلی‌متر) و نوع تماس دانه‌ها با یکدیگر بیشتر نقطه‌ای و خطی است. کلریت در این رخسارة دیاژنزی به‌صورت پوشانندة دانه (به ضخامت کمتر از 2 میکرون) و تا حدی پرکنندة فضای بین دانه‌هاست (شکل 2- E وF). این سیمان از تشکیل سیمان سیلیسی رشد اضافه روی دانه‌های کوارتز پیشگیری و با این مکانیسم به حفظ تخلخل اولیه کمک کرده است. اساساً کلریت در سازند گدوان به‌عنوان یک حفظ‌کنندة فضای بین دانه‌ای و افزایندة کیفیت مخزنی عمل کرده است. میانگین تخلخل در این رخسارة دیاژنزی 5/17% و تراوایی آن حدود 250 میلی‌دارسی است (جدول 2). تراوایی کم در بعضی نمونه‌ها به دلیل رشد سیمان کائولینیتی به‌صورت پرکنندة حفره است. کلسیت، سیمان دیگری است که به‌صورت پراکنده و حدود 10% مشاهده شده است.
DF4. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیردر این رخساره کوارتز آرنایت‌هایی با اندازة دانة 1/0-5/0 میلی‌متر و با تراکم حداقل وجود دارد که ارتباط دانه‌های آنها به‌صورت نقطه‌ای یا بدون تماس است (شکل 2-G و H). این رخسارة دیاژنزی حاصل تغییر ماهیت یک رخسارة رسوبی است که در آن دانه‌های کوارتز در زمینه‌ای از گل و قطعات خرده‌سنگی کربناته شناور بوده‌اند. سیمان فراگیر جانشین‌شده (Displacive) در اثر نیروی تبلور حاصل از نئومورفیسم از دگرسانی‌های شیمیایی و تراکم شدید در مراحل بعدی پیشگیری کرده است. سیمان کلسیتی با درصدی بین 25-32 بیشترین مقدار سیمانی‌شدن را در رخساره‌های دیاژنتیکی به خود اختصاص داده است؛ به نحوی که کاهش تخلخل پدیدآمده در این رخساره از رخسارة 1 نیز بیشتر و مؤثرتر است. خوردگی دانه‌های کوارتز طی رشد سیمان کلسیتی در مزوژنز روی داده و تشکیل سیمان سیلیسی رشد اضافه را مختل کرده است. تخلخل و تراوایی این رخسارة دیاژنزی پایین‌ترین اعداد به‌دست‌آمده را در ماسه‌سنگ‌های مطالعه‌شده نشان می‌دهد (میانگین تخلخل 4%، تراوایی 0.5 میلی‌دارسی) (جدول 2). دلیل این کاهش تخلخل و تراوایی مرتبط با فرایند تبلور و سیمانی‌شدن طی ائوژنز یا مزوژنز است. درصد نسبی رخسارة 4 در ماسه‌سنگ‌های مطالعه‌شده 15% است.
DF5. ماسه‌سنگ با سیمان انحلالیافتهاین رخساره حاوی ماسهسنگهایی از نوع کوارتز آرنایت با ابعاد دانة 1/0- 5/0 میلی‌متر و با تراکم ناچیز است. ارتباط دانه‌های آن به‌صورت نقطه‌ای یا مستقیم است (شکل 2-I و J). بخشی از سیمان کربناته در میان دانه‌های ماسه‌سنگ با فراوانی 10%> باقی مانده است و انحلال سیمان کربناته به پدیدآمدن تخلخل ثانویة بین دانه‌ای در این رخساره منجر شده است. تخلخل و تراوایی به‌دست‌آمده از این رخسارة دیاژنزی، بیشترین مقدار را در ماسه‌سنگ‌های گدوان نشان می‌دهد (میانگین تخلخل 20% و تراوایی 600 میلی‌دارسی) (جدول 2). توزیع نسبی این رخساره در توالی مطالعه‌شده در دو حلقه چاه 30% مشاهده شد.
شکل 2- A و B) DF1. ماسه‌سنگ متراکم با سیمان اندک (نور پلاریزه). C) DF2. در تصویر میکروسکوپ نوری، ماسه‌سنگ با سیمان کلریت، کائولینیت و کلسیت (نور طبیعی) مشاهده می‌شود و D) DF2. در تصویر میکروسکوپ الکترونی، کلریت به‌صورت ستونک‌های کوچک بلافاصله روی دانه‌های کوارتز و کائولینیت به‌صورت کتابی به شکل پرکنندة فضاهای خالی بین دانه‌ها مشاهده می‌شود. E) DF3. در تصویر میکروسکوپ نوری، ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌های کوارتز (نور طبیعی) مشاهده می‌شود و F) DF3. در تصویر میکروسکوپ الکترونی، کلریت به‌صورت تقریباً عمود بر دانه‌های کوارتز رشد کرده است. G) DF4. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیر. (تصویر G در نور پلاریزه برداشت شده است و به دلیل ضخیم‌بودن مقطع دانه‌های کوارتز در رنگ‌های متفاوت مشاهده می‌شود). H) DF4. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیر در نور طبیعی. I و J) DF5. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة انحلال‌یافته. (نور طبیعی. فضاهای بین دانه‌ای به دلیل رنگ‌آمیزی با رزین آبی، به رنگ آبی است). Fig 2- A and B) DF1. Compacted and weakly cemented sandstone (Crossed Polarized Light). C) DF2. Chlorite-Kaolinite and calcite cemented sandstone (PPL). D) SEM image of Chlorite coat and pore filling kaolinite among quartz grains. E) DF3. Chlorite coat-rich sandstone (PPL). F) DF3. SEM image of authigenic Chlorite. G and H) DF4. Tightly calcite-cemented sandstone (PPL and XPL images). I and J) DF5. Calcite-dissolved sandstone (PPL. Blue dye fill pore spaces). جدول 2- خلاصة اطلاعات رخساره‌های دیاژنزی تفکیک‌شده از ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان در چاههای مطالعه‌شدة ناحیة دشت آبادان Table 2- Summary of diagenetic facies information from the sandstones of Gadvan Formation in the studied wells in Abadan plain
تعیین واحدهای جریانی و ارتباط آنها با رخساره‌های دیاژنزییک تیپ سنگ (Rock Type) به سنگ‌هایی گفته می‌شود که ویژگی‌های مخزنی و زمین‌شناسی یکسان دارند (Tiab and Donaldson 2015; Tavakoli 2018)، در شرایط یکسان تشکیل شده و مراحل دیاژنزی یکسانی را طی کرده باشند و رابطة تخلخل- تراوایی، فشار مویینگی و اشباع‌شدگی آب در آنها یکسان باشد و در ارتفاع مشخصی از سطح آب‌های آزاد در مخزن قرار گرفته باشند (Behrenbruch and Biniwale 2005)؛ با این حال ممکن است دو تیپ مختلف با دیاژنز متفاوت از ظرفیت ذخیره و جریان یکسان برخوردار باشند که چنین مواردی به پیچیدگی در شناسایی تیپ‌های سنگی منجر می‌شود. روش‌های متفاوتی (کیفی و کمی) برای تعیین تیپ سنگ در یک مخزن معرفی شده است. یکی از کاربردی‌ترین روش‌های تعیین تیپ سنگ (Rock typing)، استفاده از روش نشانگر زون جریان یا FZI است که دادة مورد استفادة آن، تخلخل و تراوایی است (e.g., Yarmohammadi et al. 2014). به‌طورکلی این پارامتر، مشخصات زمین‌شناسی شامل بافت و کانی‌شناسی را در تعیین رخساره‌های حفره‌ای مجزا (واحد هیدرولیکی) با هم تلفیق می‌کند. برای تعیین تعداد بهینة واحدهای جریانی، نمودار احتمال نرمال لگاریتم FZI رسم شده است که در آن هر نقطة شکست، جداکنندة واحدهای جریانی از یکدیگر است (Abbaszadeh et al. 1996) (شکل 3-A). به این منظور ابتدا شاخص کیفیت مخزنی با استفاده از فرمول آمافولة )1/2 ϕ RQI (µm) = 0.0324 (K/ (Amaefule et al. 1993) محاسبه می‌شود. در این معادله RQI شاخص کیفیت مخزنی برحسب mµ، K میزان تراوایی برحسب میلی‌دارسی mD و ϕ میزان تخلخل است. پارامتر بعدی PMR است که حجم تخلخل به حجم قسمت جامد سنگ را نشان می‌دهد و از فرمول ϕ/1- ϕ PMR= قابل محاسبه است. حال می‌توان با استفاده از دو پارامتر محاسبه‌شده، شاخص زون جریانی یا FZI را با استفاده از فرمول PMR FZI= RQI/ محاسبه کرد. نمودار تخلخل دربرابر تراوایی نیز از ضریب همبستگی خوبی برخوردار است (شکل 3-B). شکل 3- C1 و C2 تخلخل و تراوایی هریک از واحدهای جریانی را به نمایش گذاشته است. مستطیل‌های قرمز شکل 4 A و B نشان‌دهندة بخش‌های دارای کیفیت مخزنی خوب هستند. در جدول 3 نیز واحدهای جریانی و رخساره‌های دیاژنزی معادل آنها مشخص شده است.
شکل 3- A) نحوة تعیین تعداد واحدهای جریانی و لگاریتم FZI متناظر با آنها. B) ارتباط تخلخل و تراوایی در هر واحد جریانی. C1) نمودار تخلخل مربوط به هر واحد جریانی. C2) تراوایی مربوط به هر واحد جریانی Fig 3- A) Number of flow units determination, B) Porosity and permeability relationship in each flow unit, C 1 and 2) Porosity and permeability of each flow unit
شکل 4- A) نمودار تخلخل، تراوایی و واحدهای جریانی تعیین‌شده با روش FZI در بخش دارای مغزة چاه A. B) نمودار تخلخل، تراوایی و واحدهای جریانی تعیین‌شده با روش FZI در بخش دارای مغزة چاه B. بخش‌های مشخص‌شده با کادر قرمز، بخش‌هایی با کیفیت مخزنی زیاد و معادل واحدهای جریانی 1 و 2 هستند. Fig 4- A and B) graph of porosity and permeability of core samples of well A and B using FZI method. جدول 3- محدودة تخلخل و تراوایی هریک از واحدهای جریانی و رخسارة دیاژنزی معادل تقریبی آنها Table 3- The porosity and permeability range of each flow unit and the diagenetic facies are approximately equal to them
شکل 5- نمایش واحدهای جریانی و رخساره‌های دیاژنزی هم‌ارز آنها روی ستون چینه‌ای سازند گدوان در دو چاه مطالعه‌شده در دشت آبادان Fig 5- Display of flow units and their equivalent diagenetic facies in core intervals, on the stratigraphic column of Gadvan Formation in two studied wells in Abadan plain
بحثدیاژنز در ماسه‌سنگ‌های گدوان فرایندها و محصولات متنوعی را ایجاد کرده است که از اصلی‌ترین آنها می‌توان به تراکم (Compaction)، انحلال (Solution)، سیمانی‌شدن (Cementation)، جانشینی (Replacement) و نوشکلی (Neomorphism) اشاره کرد (شکل 6). این فرایندها در یک توالی دیاژنزی به تغییراتی در ویژگی‌های رسوبات نهشته‌شدة سازند گدوان (هر دو بخش ماسه‌سنگی و کربناته) نظیر تخلخل و تراوایی منجر شده‌اند. دیاژنز به دلیل ایجاد دو اثر کاهندگی و افزایندگی بر مقدار تخلخل و تراوایی در مخازن کربناته و ماسه‌سنگی بسیار اهمیت دارد (Machel 2005). به طوری که در 500 متر اول تدفین، طی مراحل تراکم و خروج آب از میان منافذ، 10- 15 درصد تخلخل از بین می‌رود (Worden and Morad 2003). این کاهش تخلخل در رسوباتی که قطعات خرده‌سنگی دارند، بیشتر از رسوبات دارای ترکیب کانی‌شناسی یکنواخت یا سیمانی‌شده خواهد بود (Worden et al. 2000).
شکل 6- فرایندهای دیاژنزی اصلی سازند گدوان و توالی دیاژنزی آنها در چاههای مطالعه‌شده در دشت آبادان Fig 6- Diagenetic sequence of major diagenetic processes of Gadvan Formation in the studied wells
طی مرحلة ائوژنز، تشکیل پوشش کلریتی روی دانه‌ها و همچنین نهشته‌شدن کلسیت، از مهم‌ترین اتفاقات دیاژنزی مرتبط با حفظ کیفیت مخزن در رسوبات مطالعه‌شده محسوب می‌شوند. وجود تماس بین دانه‌ای از نوع مستقیم یا نقطه‌ای بیان‌کنندة تشکیل این کانی‌ها پیش از فشردگی جالب توجه رسوبات (پیش از ورود به مزوژنز) است. این پوشش کلریتی و سیمان کلسیتی با حفظ تخلخل‌های اولیه، گذشته از کمک به کاهش اثر تراکم طی تدفین عمیق، تشکیل هسته‌های مکانی سیمان‌های رشد اضافة سیلیسی را روی دانه‌های تخریبی نیز محدود می‌کند (Grigsby 2001; Bloch et al. 2002; Berger et al. 2009). pH محیط دیاژنزی ائوژنز به دلیل انحلال کانی‌های غنی از آهن و منیزیوم و کانی‌های تخریبی مانند فلدسپارها (هرچند اندک) و حتی دگرسانی رس‌ها، از نوع قلیایی ضعیف است که شرایط مناسبی را برای نهشت پوشش کلریتی دانه‌ها (DF3) و رشد کلسیت در فضای بین دانه‌ای (DF4 و DF2) فراهم کرده است (Billault et al. 2003; Worden and Morad 2003; Gould et al. 2010; Zhu et al. 2017). منشأ کلسیت در این مرحله می‌تواند ناشی از انحلال قطعات فسیلی یا گل کربناتة دریایی بین دانه‌ها باشد. از طرفی به دلیل فاصله‌گرفتن رسوبات از سطح و برهم‌کنش کانیایی، میزان اکسیژن محیط رفته‌رفته کاهش یافته و شرایط محیط دیاژنزی به سمت احیایی‌شدن پیش رفته است. پوشش‌های کلریتی دانه‌ها همزمان با افزایش عمق و دما ضخیم‌تر و پیوسته‌تر شده‌اند. انحلال بیشتر و سریع‌تر اندک فلدسپار موجود طی مرحلة مزوژنز به نهشته‌شدن کانی کائولینیت در فضاهای بین دانه‌ای حفظ‌شده با کلریت در رخسارة دیاژنزی 2 منجر شده است (شکل 7). با افزایش عمق، فشار و دما (70- 130 درجة سانتی‌گراد) در مزوژنز، دگرسانی کانی‌های رسی و انحلال فشاری سبب گسترش سیمان رشد اضافة سیلیسی ( Worden and Morad 2000 ; Xi et al. 2015; Saïag et al. 2016; Liu et al. 2018) در رخسارة DF1 شده‌اند (شکل 7). در دماهای بالاتر طی مرحلة مزوژنز و با ورود اسیدهای آلی و دی‌اکسیدکربن آزادشده از واکنش دی‌کربوکسیل‌زدایی (Decarboxylation) (Seewald 2003) و همچنین دی‌اکسیدکربن راه‌یافته از آب‌های جوّی به محیط مزوژنز، شرایط محیط دیاژنزی به سمت اسیدی‌شدن پیش رفته و سیمان‌های کلسیتی را در مسیر خود حل کرده و تخلخل ثانویة گسترده‌ای را در DF5 پدید آورده است (شکل 7). نکتة جالب دیگر دربارة سیمان کربناته و نقش دوگانة آن در ارتباط با کیفیت مخزنی است؛ به نحوی که در رسوبات سازند گدوان مانند بسیاری از موارد مشابه، اگر فرایند سیمانی‌شدن تا 9- 10% حجم سنگ را فراگرفته باشد، ارتباط مثبتی بین سیمانی‌شدن و تخلخل مشاهده می‌شود؛ ولی در مقادیر زیاد آن ارتباط منفی بین سیمانی‌شدن و تخلخل بین دانه‌ای ایجاد می‌شود ( Chi et al. 2003 ; Cui et al. 2017)؛ به بیان دیگر سیمان کربناته در مقادیر کم با حفظ فضاهای بین دانه‌ای به حفظ کیفیت مخزنی کمک می‌کند؛ در صورتی که با ادامة روند سیمانی‌شدن کربناته، فضاهای خالی بین دانه‌ای و راههای ارتباطی آنها بسته و کیفیت مخزنی دچار افت شدید می‌شود. نکتة دیگر، زمان تشکیل سیمان کربناته است. نهشت اولیة سیمان کربناتة حاصل از آب‌های سازندی، هم به افزایش مقاومت ستون سنگ دربرابر فشار طبقات بالایی منجر می‌شود و هم تخلخل‌های بین دانه‌ای را برای انحلال احتمالی در مراحل بعد حفظ می‌کند؛ در صورتی که سیمانی‌شدن کربناته در مراحل تدفین به پرشدن فضای بین دانه‌ها و تخلخل در سنگ منجر می‌شود ( Sanyal et al. 2005 ; Morad et al. 2010). کربنات تشکیل‌شده در لایه‌های بالاتر می‌تواند به‌عنوان سدی برای هیدروکربور لایه‌های زیرین عمل کند (Hong et al. 2020)؛ بنابراین با توجه به میزان تخلخل و تراوایی حفظ‌شده طی سرگذشت زمین‌شناختی ماسه‌سنگ‌های سازند گدوان، رخسارة دیاژنزی شمارة 3 و 5 (DF3 و DF5)، بهترین رخساره‌ها ازنظر تخلخل و تراوایی همراه با بهترین کیفیت مخزنی محسوب می‌شوند؛ ضمن اینکه پس از تعیین واحدهای جریانی مشاهده شد که واحدهای جریانی 1 و 2 ماسهسنگهایی با میانگین تخلخل و تراوایی بالاتر هستند (مستطیل‌های قرمز شکل 4 A و B). این زون‌ها عمدتاً با رخساره‌های دیاژنزی شناسایی‌شدة شمارة 3 و 5 در ستون چینه‌ای همراه هستند (شکل 5- جدول 3)؛ درواقع عملکرد دیاژنز بر تعیین ویژگی‌های مخزنی آنها از طریق حفظ تخلخل‌ها در مرحلة ائوژنز و انحلال گسترده در مرحلة مزوژنز مؤثر بوده است. زون جریانی شمارة 3 در بسیاری از نقاط ستون دیاژنزی معادل رخسارة دیاژنزی شمارة 2 است. زون‌های جریانی 4 و 5 با توجه به میزان تخلخل و تراوایی و جایگاه در ستون چینه‌ای معادل تقریبی رخسارة دیاژنزی 1 و 4 در نظر گرفته شده‌اند. تفاوت دیاژنز در رخساره‌های رسوبی مختلف حاکی از آن است که دست‌کم در بعضی رخساره‌های دیاژنزی، دیاژنز تحت کنترل رخسارة رسوبی (Facies controlled) قرار دارد (شکل 7).
شکل 7- مدل تغییر دو رخسارة رسوبی مختلف سازند گدوان که به پدیدآمدن محصولات و رخساره‌های متنوع دیاژنزی منجر شده است. Fig 7- Model of the variation of 2 different sedimentary facies of Gadvan Formation led to the creation of various diagenetic products and diagenetic facies
نتیجهماسهسنگهای مخزنی سازند گدوان در غربی‌ترین چاههای دشت آبادان عمدتاً کوارتز آرنایت و کوارتز وک هستند. این ماسهسنگها طیف وسیعی از تخلخل و تراوایی را با توجه به شرایط پیچیدة دیاژنتیکی خود دارند. روش‌های مختلف پتروگرافی و آنالیزهای تخلخل و تراوایی روتین مغزه برای درک این ارتباط به کار گرفته شدند؛ بر این اساس ماسه‌سنگ‌های گدوان با در نظر داشتن وقایع دیاژنزی مرتبط با کاهش یا افزایش تخلخل مخزن به 5 رخسارة دیاژنزی تفکیک شدند: 1. ماسه‌سنگ متراکم با سیمان اندک؛ 2. ماسه‌سنگ با سیمان کلریت، کائولینیت و کلسیت؛ 3. ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌های کوارتز؛ 4. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة فراگیر و 5. ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة انحلال‌یافته. فرایند تراکم از ابتدای دیاژنز تا اواخر مزوژنز، مجموعه‌رسوبات این سازند را درگیر کرده است. در مرحلة ائوژنز شکل‌گیری پوشش‌های کلریتی روی دانه‌ها و سیمان کلسیتی تا حدی از تأثیر تراکم در بعضی رخساره‌ها کاسته و به حفظ تخلخل و تراوایی ائوژنتیک منجر شده است؛ ولی در مرحلة مزوژنز گسترش کائولینیت در بعضی موارد روی سیمان کلریتی پوشش‌دهندة دانه‌ها به پرشدن فضاهای بین دانه‌ای و کاهش تخلخل منجر شده است. سیمان کربناته با انحلال در مزوژنز با اسیدهای آلی در افزایش تخلخل و تراوایی مؤثر است. بنا بر مشاهدات صورت‌گرفته، بهترین رخساره‌های دیاژنزی به‌لحاظ مخزنی، رخساره‌های ماسه‌سنگ با پوشش کلریتی دانه‌ها (رخسارة دیاژنزی 3) و رخسارة ماسه‌سنگ با سیمان کربناتة انحلال‌یافته (رخسارة دیاژنزی 5) است. از طرفی پس از تعیین 5 واحد جریانی با استفاده از روش نشانگر زون جریان، مشخص شد واحدهای جریانی 1 و 2 که معادل رخساره‌های دیاژنزی 3 و 5 هستند، بهترین واحدهای جریانی ازنظر کیفیت مخزنی هستند.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Folk R.1974. Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill Publishing Co. Austin, 170 p.
Machel H. 2005. Investigations of burial diagenesis in carbonate hydrocarbon reservoir rocks. Geoscience Canada, 32(3): 103-128.
McBride E.F. 1963. A classification of common sandstones. Journal of Sedimentary Research, 33 (3): 664-669.
Sharland P.R. Archer R. Casey D.M. Davies R.B. Hall S.H. Heward A.P. Horbury A.D. and Simmons M.D. 2001. Sequence stratigraphy of the Arabian Plate. GeoArabia Special Publication 2: 1-371.
Tavakoli V. 2018. Geological core analysis: a lication to reservoir characterization. Springer, Switzerland, 99 p.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 600 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 272 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||