مطالعه ژئوشیمیایی و تأثیر کانی ماتریکس بر پتانسیل سنگ‌های منشأ احتمالی هنگام پیرولیز در میدان نفتی رگ‌سفید، جنوب‌غرب ایران

نویسندگان

1 دانشیار گروه زمین شناسی، دانشگاه شهید چمران*

2 کارشناسی ارشد، زمین شناسی نفت

3 کارشناس ارشد، شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب

4 مربی گروه زمین شناسی، دانشگاه شهید چمران

چکیده

 
در این مطالعه 45 خرده حاصل از حفاری سازندهای پابده و کژدمی میدان نفتی رگ­سفید واقع در فروافتادگی دزفول جنوبی مورد آنالیز راک­ایول قرار گرفته است. نمودار S2 در مقابل کل کربن آلی (TOC) نشان داد که تیپ کروژن در این میـدان غالبـاً از نوع II است. مقـدار قـابـل تـوجه S2 جـذب شـده توسـط ماتریکـس در سـازندهای پابده
mgHC/gr rock) 4-5/2) و کژدمی mgHC/gr rock) 12-7) به علت بلوغ کم و نسبت پایین گازـ نفت بوده و علت تغییرات تأثیر ماتریکس در سازند پابده این میدان، تغییر مقادیر TOC می­باشد. مقدار کربن آلی فعال در سازندهای پابده و کژدمی به ترتیب 29/2-22/0 و 25/2-7/1درصد وزنی است که بیانگر سنگ منشأیی متوسط تا غنی می­باشد. نسبت دگرسانی کروژن در سازندهای مذکور بسیار کم بوده (15/0-07/0) و هنوز مقدار قابل توجهی هیدروکربن تولید نکرده­اند که با مقادیر پایین Tmax نیز تأیید می­شود. فاکتور گازـ نفت در سازندهای مطالعه شده (5/0-2/0) نشان می­دهد که پتانسیل نفت­زایی آن­ها بیشتر از پتانسیل گاززایی است. از نقشه­های هم­ارزش TOCoil و TOCgas در سازند پابده استنباط می­شود که عمق حوضه در زمان ته­نشست این سازند در شمال­غرب و جنوب­شرق میدان بیشتر از میانه میدان بوده است.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Geochemical investigation and mineral matrix effect on probable source rock's potentiality during pyrolysis in the Rag-e-Safid oilfield, southwest Iran.

نویسندگان [English]

  • Bahram Alizadeh 1
  • Mohadeseh Janbaz 2
  • Masoud Shaseyteh 3
  • Seyed Hossein Hosseini Baghestani 4
1 Associate professor Department Geology, University of Shahid Chamran
2 M.A. Student
3 M.A. Student
4 Instructor Department of Geology, University of Shahid Chamran
چکیده [English]

In this study, 45 drilling cuttings of Pabdeh and Kazhdumi formations in Rag-e-Safid oilfield, in southern Dezful Embayment, were analyzed by Rock-Eval instrument. S2 vs. TOC plot revealed that kerogen type in this oilfield predominantly is Type II. Significant S2 adsorption by matrix in Pabdeh (2.5-4 mg HC/gr rock) and Kazhdumi (7-12 mg HC/gr rock) formations is due to low maturation as well as low gas-oil ratio potential factor. Amount of TOC directly influences the mineral matrix effect on hydrocarbon adsorption on Pabdeh Formation. Live organic carbon in Pabdeh and Kazhdumi formations was in the range 0.22-2.29% and 1.7-2.25% by weight, respectively, which showed said formations have fair to excellent potential for petroleum generation. Transformation ratio of kerogen in studied formations was low (0.07-0.15), so these formations have not generated significant amount of petroleum as is supported by low Tmax data. GORP factor in studied formations (0.2-0.5) reveal that their oil generation potential is higher than gas generation potential. Considering to iso TOCoil and TOCgas maps, when Pabdeh Formation was deposited, basin in northwest and southeast was deeper than central part of the oilfield.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Matrix effect
  • Gas-oil potential ratio
  • Rock-eval analysis
  • Source rock
  • Rag-e-Safid oilfield


پیرولیز راک‌ایول گسترده‌ترین روش مورد استفاده برای تعیین پتانسیل تولید پترولیوم و بلوغ حرارتی سنگ‌های غنی از ماده آلی است. علیزاده و مرادی در سال 1386، با استفاده از آنالیز راک‌ایول و لاگ‌های ژئوشیمیایی تهیه شده، حداکثر کل کربن آلی(Total Organic Carbon, TOC) در میدان نفتی اهواز را تا 1/4% و در میدان نفتی زیلایی 8/2% تخمین زدند و با استفاده از داده‌های راک‌ایول، کروژن موجود در هر دو میدان مخلوط نوع II و III تعیین نمودند. بهبهانی و همکاران در سال 1386 از پیرولیز راک‌ایول برای بررسی هیدروکربن زایی سازند پابده در شمال غرب ایلام استفاده نمودند. مطالعات آن‌ها نشان داد که کروژن در سازند مطالعه شده از نوع II و III بوده و براساس میانگین Tmax (37/441) و %Ro (6/0) نشان دادند که نمونه‌ها در مرحله بالغ و بالای پنجره نفتی قرار دارند.
در استفاده از پیرولیز راک‌ایول برای ارزیابی ویژگی‌های ماده آلی داده‌های S2 (هیدروکربن های تولید شده توسط پیرولیز بر حسب میلی‌گرم هیدروکربن بر گرم سنگ) و TOC (کل کربن آلی سنگ بر حسب درصد وزنی) یک ابزار مناسب است (Yalcin Erik et al. 2006).
لانگ‌فورد و بلانک والرون در سال 1990 از نمودار S2 (هیدروکربن-های تولید شده توسط پیرولیز) در مقابل کل کربن آلی برای تعیین تأثیر ماتریکس و نوع ماده آلی استفاده نمودند(Langford and Blanc-Valleron 1990).
برای دست‌یابی به مقدار کربن آلی نفت‌زا و گاززا از ضرایبی استفاده می‌شود که از آنالیزهای پیرولیزـ‌کروماتوگرافی گازی ( (PY-GCو مطالعات میکروسکوپی کروژن به دست می‌آید et al. 1985) Mukhopadhyay). دال و همکاران در سال 2004 نمودار TOC در مقابل S2 را برای تعیین تأثیر ماتریکس بر جذب هیدروکربن، مقدار کربن آلی فعال (TOClive) و خنثی (TOCinert) و تعیین مقدار کربن آلی نفت‌زا (TOCoil) و گاززا (TOCgas) به کار بردند. این روش می‌تواند در جاهایی که داده‌هایPY-GC و میکروسکوپی کروژن کم هستند، به محققین در تعیین درصد ماده آلی نفت‌زا و گاززا کمک می‌کند، زیرا به‌علت سهولت روش راک‌ایول نسبت به آنالیز PY-GC و مطالعات پتروگرافی کروژن، بیشتر داده-های ژئوشیمیایی، داده‌های راک-ایول هستند (Dahl et al. 2004).
در این مطالعه از نمودار S2 در مقابل TOC برای تعیین نوع ماده آلی و از نمودار TOC در مقابل S2 برای تعیین کمّی تأثیر ماتریکس، مقدار کربن آلی فعال و خنثی و نیز نسبت کربن آلی نفت‌زا و گاززا در سازندهای پابده و کژدمی میدان نفتی رگ-سفید به عنوان سنگ‌های منشأ احتمالی استفاده شده است. بررسی‌ها نشان داد که استفاده از نمودار S2 در مقابل TOC برای تعیین تأثیر ماتریکس (Langford and Blanc-Valleron 1990) نیز نتایج مشابهی را ارائه می‌دهد. به منظور به دست آوردن تصویر جامع از میدان و تفسیرهای دقیق‌تر، نقشه هم‌ارزش هر یک از پارامترها تهیه شده است.
2) زمین شناسی و جایگاه ساختاری منطقه مطالعاتی
میدان نفتی رگ‌سفید واقع در فروافتادگی دزفول جنوبی، بین میادین بی‌بی‌حکیمه در شمال‌شرق، پازنان در شمال، رامشیر در غرب و تنگو و زاغه در جنوب قرار گرفته است. این میدان تاقدیسی با طول Km 49 و پهنایKm 7- 5/4 به شکل بومرنگ، در 150 کیلومتری جنوب‌شرقی اهواز، به عرض جغرافیایی '30 °30 ـ '10 °30 شمالی و طول'25 °50 ـ'40 °49 شرقی است (ظهراب‌زاده، 1385). فاز خشکی‌زایی ساب‌هرسی‌نین تمام میدان نفتی رگ‌سفید را تحت تأثیر قرار داده و باعث نبود چینه‌ای از تورونین تا پالئوسن شده است. این فاز باعث حذف سازند ایلام، گورپی و گاهی بخش زیرین سازند پابده شده است، به-طوری‌که در بخش وسیعی از میدان به‌ویژه در بخش میانی سازند پابده و در قسمت‌های شمالی و جنوب‌شرقی میدان، سازند گورپی (با حداکثر ضخامت 50 متر) با ناپیوستـگی بر روی سـازند سـروک قرار می‌گیرد (چلداوی 1385). به همیـن عـلت سـازند گورپی به عنوان سنگ منشأ احتمالی در این مطالعه مورد بررسی قرار نگرفته است. موقعیت میدان رگ‌سفید در حوضه زاگرس در شکل (1) آورده شده است.

 

 

 

 

 

 

شکل 1) جایگاه میدان نفتی رگ‌سفید در حوضه زاگرس (اقتباس از Sepehr et al. 2004)


3) روش مطالعه
45 نمونه خرده حفاری از سازندهای پابده و کژدمی چاه‌های شماره 2، 18، 99، 33، 112 میدان نفتی رگ‌سفید برای آنالیز راک‌ایول انتخاب شدند. راک‌ایول 6 آخرین نسل از این دستگاه است که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. در حدود 60 میلی‌گرم از نمونه پودر و خشک شده خرده‌های حاصل از حفاری، توزین گردیده‌ وبه آون پیرولیز با اکسیژن اتمسفری و دمای C˚300 وارد می‌شود. دما با نرخC/min ˚25 افزایش می‌یابد تا به C˚650 برسد. پارامتر S1 مقدار هیدروکربن‌های آزاد شده در C ˚300، پیک S2 مقدار هیدروکربن‌های آزاد‌ شده در پیرولیز
برنامه‌ریزی شده (C ˚600-300) و پیک S3 مقدار گروه‌های اکسیژن‌دار موجود کروژن را نشان می‌دهند. سپس دمای باقی‌مانده نمونه به C˚300 رسیده و ثابت می‌ماند. نمونه وارد آون اکسیدان شده که در آن دما با نرخ C/min ˚20 افزایش می‌یابد تا بهC ˚850 برسد، سلول Infra Red (IR) مقدار CO2 نمونه (پیک S4) را ثبت می-کند. کل کربن آلـی (TOC) با اکسیداسیون بقایای پیرولیز در آون دوم تعیین می‌شود. شاخص هیدروژن Hydrogen Index, HI)) مقدار نرمالیز شده S2 است که به صورت میلی‌گرم هیدروکربن بر گرم TOC بیان شده و نوع ماده آلی را مشخص می‌کند.
نتایج این آنالیز در جدول شماره (1) ارائه شده است.

4) بحث و بررسی
در این بخش نوع ماده آلی، میزان تأثیر ماتریکس، مقدار کربن آلی خنثی و فعال و نسبت گازـ نفت در سازندهای مطالعه شده با داده‌های S2 وTOC مورد بررسی قرار گرفته است.
4-1) نوع ماده آلی
از دیاگرام S2 در مقابل TOC برای تعیین نوع کروژن استفاده شده است. در طی پیرولیز، کروژن نوع I، 80 درصد وزنیmg HC/gr TOC) 800HI=)؛ کروژن نوع II، 60-50 درصد وزنیmg HC/gr TOC) 600-500HI=) و کروژن نوع III، 30-15 درصد وزنیmg HC/gr TOC) 300-150(HI= هیدروکربن تولید می‌کند (Espitalie' et al., 1985). بنابراین در این نمودار،mg HC/gr TOC 700 HI= (یعنی ماده آلی با 70% وزنی هیدروکربن) به عنوان مرز کروژن نوع I و II (زیرا این مقدار بیانگر حد بالایی برای کروژن نوع II است که توسط اسپیتاله و همکاران در سال 1985 نشان داده شده است) وmg HC/gr TOC 200 HI= به عنـوان مـرز کـروژن نـوع II و III در نظـر گرفتـه شـده اسـت (Langford and Blanc-Valleron 1990). منحنی‌های ترسیم شده S2 در مقابل TOC برای سازندهای پابده و کژدمی در میدان نفتی رگ‌سفید (شکل 2) نشان می‌دهد که تیپ کروژن در سازند پابده از نوع II و در سازند کژدمی نیز مخلوطی از نوع II و III و غالباً از نوع II است. بنابراین کروژن در سازندهای مذکور تولیدکننده نفت و گاز می‌باشد.

 


جدول1) نتایج حاصل از آنالیز راک‌ایول 6 بر روی نمونه‌های سازندهای پابده و کژدمی در میدان نفتی رگ‌سفید (در این جدول عمق بر حسب متر، S1‌، S2 بر حسب mg HC/gr rock؛ S3 بر حسب ;mg CO2/gr rock HI بر حسب mg HC/gr TOC؛ OI برحسب mg HC/gr CO2؛ TOC برحسب Wt.% و Tmax برحسب درجه سانتیگراد داده شده است). علت افزایش نیافتن Tmax با عمق در برخی اینتروال‌ها این است که Tmax علاوه بر بلوغ، به نوع کروژن و پارامترهای دیگری نیز بستگی دارد. اسنودان عنوان کرده است که پارامتر بلوغ حرارتی راک‌ایول (Tmax) ممکن است به علت حضور بیتومن در پیک S2 یا وجود کروژن غنی از سولفور، نسبت به واحدهای سنگی اطراف کاهش یابد ((Snowdon 1995.
Tmax PI TOC OI HI S3 S2 S1 Depth Formation Well
431 16/0 46/1 142 416 08/2 07/6 17/1 5/2360
431 1/0 23/3 78 494 53/2 96/15 76/1 2389
431 19/0 42/1 157 362 23/2 14/5 22/1 2427
429 12/0 21/2 96 486 13/2 75/10 44/1 2446 پابده
422 19/0 7/1 128 335 17/2 7/5 33/1 2461
426 24/0 29/1 181 378 34/2 88/4 54/1 2482
428 21/0 63/1 124 328 02/2 35/5 39/1 2500 2
428 34/0 65/0 369 357 4/2 32/2 18/1 2519
432 19/0 76/1 149 374 63/2 58/6 55/1 2555
432 18/0 94/0 145 370 35/1 46/3 78/0 3372 کژدمی
434 09/0 48/3 51 385 76/1 39/13 4/1 3392
431 09/0 16/3 46 462 46/1 61/14 42/1 3410
427 13/0 42/2 74 375 79/1 08/9 4/1 3429
433 1/0 22/3 49 481 58/1 49/15 76/1 3445
426 1/0 47/3 50 479 74/1 63/16 81/1 3464
428 12/0 72/1 87 205 49/1 52/3 47/0 3502
428 13/0 73/1 77 228 34/1 94/3 57/0 3520
432 17/0 61/1 81 214 31/1 45/3 72/0 3537
432 16/0 58/1 92 174 46/1 75/2 53/0 3555
434 16/0 35/1 72 184 97/0 48/2 47/0 3573
431 14/0 92/1 78 256 5/1 91/4 78/0 3592
427 09/0 67/2 44 426 18/1 38/11 11/1 3610
433

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

07/0 25/3 53 478 71/1 55/15 14/1 3624
426 07/0 83/4 37 438 79/1 15/21 64/1 2856
425 1/0 37/3 67 422 25/2 22/14 52/1 2874
422 08/0 56/4 74 558 37/3 39/25 24/2 2892 کژدمی 33
430 17/0 17/2 89 198 94/1 3/4 9/0 2924
431 23/0 15/2 118 152 53/2 27/3 1 2960
428 26/0 3/1 155 172 02/2 23/2 79/0 2980
432 21/0 21/2 115 199 54/2 4/4 16/1 3002
434 22/0 14/2 95 149 02/2 19/3 92/0 3018
427 09/0 1/3 91 490 45/2 18/15 52/1 3056
431 07/0 9/2 64 518 85/1 02/15 12/1 3074
417 11/0 79/2 73 610 03/2 02/17 07/2 2260
433 7/0 7/1 37 282 63/0 8/4 24/11 2346 پابده 112
431 61/0 49/0 124 435 61/0 13/2 32/3 2385
427 19/0 79/0 163 503 29/1 97/3 96/0 2744 پابده
418 09/0 93/4 39 593 91/1 22/29 86/2 2795
423 1/0 67/4 37 598 72/1 94/27 96/2 2822 18
419 1/0 6/2 70 552 81/1 35/14 67/1 2845
429 17/0 11/1 224 319 49/2 54/3 75/0 2895
430 37/0 73/0 336 277 45/2 02/2 17/1 2942
425 1/0 33/1 216 426 87/2 67/5 61/0 2296 پابده 99
426 09/0 18/1 194 533 29/2 29/6 58/0 2400
432 15/0 68/0 328 226 23/2 54/1 28/0 2450



شکل 2) تعیین نوع کروژن با استفاده از داده های S2 و TOC در سازندهای پابده و کژدمی در نفتی میدان رگ‌سفید


4-2) تأثیر ماتریکس کانی (Mineral Matrix Effect)
تأثیر ماتریکس می‌تواند S2 حاصل از پیرولیز را کاهش دهد و در نتیجه باعث کاهش شاخص هیدروژن و کیفیت سنگ‌منشأ شود که به علت باقی ماندن هیدروکربن‌های با وزن مولکولی بالا در سنگ، تا زمانی است که فرایند شکست رخ می‌دهد (Espitalie´ et al. 1980). با استفاده از نمودار vs. S2 TOC می‌توان مقدار کمی ماتریکس را محاسبه نمود. شیب خط رگرسیون در این نمودار (a در معادله 1)، HIlive/1 است که HIlive، شاخص هیدروژن کربن آلی فعال می‌باشد (این روش برای ارزیابی تک‌تک نمونه‌ها کاربردی ندارد و پارامترهای حاصل یک مقدار میانگین نسبی برای داده‌ها است). معادله خط رگرسیون به صورت:
TOC = aS2+b (معادله 1) a= TOC/S2 = 100/HI (معادله 2)
زیرا شاخص هیدروژن به صورت HI=100S2/TOC تعریف شده است (Dahl et al. 2004).
در حالت ایده‌آل خط رگرسیون باید از مبدأ (b=0) عبور کند، اما این حالت تنها در مواردی استثنایی رخ داده و معمولاً خط رگرسیون محور y (TOC) را قطع می-کند. این جابجایی (b)، حاصل تأثیر کربن آلی خنثی (Cornford 1994) و تأثیر ماتریکس Langford and Blanc-Valleron 1990)) در طی پیرولیز است. برای تعیین تأثیر ماتریکس، محل برخورد خط رگرسیون با محور x در فاکتور استوکیومتری (α) ضرب شده تا مقدار کربن آلی جذب شده توسط ماتریکس (TOCadsorb) به صورت کمّی درآید ( تیسوت و ولته در سال 1978 با استفاده از آنالیزهای عنصری، مقدار میانگین این فاکتور را برای نفت‌ها 084/0 مشخص نموده‌اند (Tissot and Welte 1978)). نمودارهای S2 در مقابل TOC تعیین مقدار ماتریکس و ماده آلی خنثی درسازندهای پابده و کژدمی میدان نفتی رگ‌سفید، در شکل (3) آورده شده است. قطع شدن محورمنفی x (S2) توسط خط رگرسیون در سازندهای پابده و کژدمـی میدان رگ‌سفیـد و مقـدار آن که به تـرتـیب mgHC/gr rock 4-5/2 وmgHC/gr rock 12-7 مـی‌باشـد، نشان‌دهنده تأثیر قابل توجه ماتریکس است. تأثیر ماتریکس در جذب TOC در این میدان تا حدی است که مقدار کربن آلی جذب شده در سازند کژدمی چاه شماره 33 حتی به یک درصد وزنی نیز می-رسد.
نقشه هم‌ارزش S2 جذب‌شده برای سازند پابده (شکل 4) نشان می-دهد که مقدار S2 جذب شده از جنوب‌شرق میدان به سمت میانه میدان در حال افزایش است، به-طوری‌که در چاه شماره 99 به بیشترین مقدار خود می‌رسد و پس از آن به سمت کوهانک غربی (در چاه شماره 2) کاهش و به سمت چاه شماره 112دوباره افزایش می-یابد (از آنجا که تنها دو چاه در مخزن خامی حفاری شده‌اند و مکان آنها بسیار به هم نزدیک است ترسیم منحنی‌های هم‌ارزش برای سازند کژدمی معنی‌دار نخواهد بود).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3) ترسیم خط رگرسیون در سازندهای پابده (Pd) و کژدمی (Kz) در چاه‌های مطالعه شده میدان نفتی رگ‌سفید

 

 


شکل 4) نقشه هم‌ارزش مقدار S2 جذب شده در سازند پابده میدان نفتی رگ-سفید



هر چند که کانی‌های رسی مهمترین عامل جذب هیدروکربن هستند (Yalcın Erik et al. 2006)، اما از آنجا که غالب سنگ‌های منشأ حوضه رسوبی زاگرس، عمدتاً دارای ماتریکس کربناته هستند (حسینی و همکاران، 1385)، احتمال اینکه در میدان رگ‌سفید رس‌ها باعث جذب هیدروکربن شده باشند، بسیار کم است. در سازندهای مورد مطالعه بلوغ پایین بوده و نسبت گازـ نفت (Gas-Oil Ratio Potential, GORP) نیز کم است (این فاکتور در بخش بعدی توضیح داده شده است). فجرک در سال 1387 عنوان نموده است که بلوغ کم و نسبت پایین گازـ نفت باعث می‌شود نمونه در طول پیرولیز هیدروکربورهای سنگین تولید نموده و با توجه به اینکه ماتریکس معدنی نیز هیدروکربورهای سنگین تولید شده در طول پیرولیز را جذب می‌کند، تأثیر آن افزایش می‌یابد. بنابراین به صورت کلی می‌توان افزایش قابل توجه مقدار S2 جذب شده در سازندهای مطالعه شده در میدان نفتی رگ‌سفید نسبت به میادین دیگر در فروافتادگی دزفول نظیر مارون (علیزاده و همکاران، 1384) و زیلایی (مطهری، 1385) را بلوغ کم این سازندها دانست. علاوه بر این همانگونه که ذکر شد، تغییراتی نیز در مقدار S2 جذب شده در سازند پابده در بخش‌های مختلف میدان (شکل 4) دیده می‌شود. مقایسه نقشه هم‌ارزش نسبت دگرسانی کروژن Transformation Ratio, TR)) (شکل 7 الف) و مقدار S2 جذب شده ناشی از تأثیر ماتریکس (شکل 4) نشان می‌دهد که تغییرات موجود در مقدار S2 جذب شده نمی-تواند به علت تغییرات بلوغ (نسبت دگرسانی کروژن شاخصی از میزان بلوغ است که با تأثیر ماتریکس رابطه معکوس دارد و در بخش بعد توضیح داده شده است) باشد. نقشه‌های هم‌ارزش GORP (شکل 7 ب) نیز نشان می‌دهد که نسبت گاز به نفت از جنوب شرق میدان به سمت شمال غرب میدان کاهش می‌یابد که این روند نیز با روند افزایش تأثیر ماتریکس هم‌خوانی ندارد. نقشه هم‌ارزش مقدارTOCobserved (شکل 5 الف) در سازند پابده میدان نفتی رگ‌سفید نشان می‌دهد که این سازند در چاه‌های شماره 2 و 18 بیشترین مقدار TOC و در چاه‌های شماره 112 و 99 کمترین مقدار TOC (به ترتیب 66/1 و 06/1 درصد وزنی) را داراست. در نمونه‌های با TOC پایین (<5/1 درصد وزنی) پیرولیز کل سنگ منجر به HI پایین و OI بالاتری نسبت به پیرولیز کروژن خالص می‌شود (Hunt 1996). بنابراین علت اصلی تغییرات تأثیر ماتریکس در سازند پابده میدان نفتی رگ‌سفید را می‌توان تغییرات TOC قلمداد نمود.
4-3) تعیین مقدار کربن آلی فعال TOClive)) و خنثی ((TOCinert
مقدار کربن آلی فعال از رابطه زیر به دست می‌آید:
TOClive = TOCobserved -TOCinert (معادله 3)
برای تعیین مقدار کربن ‌آلی خنثی (TOCinert)، میزان TOC جذب شده توسط ماتریکس (TOCadsorb) از مقدار برخورد خط رگرسیون و محور y (b) کم می‌شود (Dahl et al. 2004). نتایج در جدول شماره (2) ارائه شده است.



جدول 2) نتایج حاصل از ترسیم خط رگرسیون در نمودار S2 در مقابل TOC در میدان رگ‌سفید

TOC live TOC inert TOC
Adsorb TOC observed S2 adsorb S2 observed HI
live HI mean چاه سازند
443/1 217/0 37/0 66/1 38/4 8 769 442 112 پابده
55/1 259/0 25/0 81/1 98/2 4/7 585 340 2
217/0 16/0 34/0 06/1 06/4 5/4 806 395 99
293/2 177/0 21/0 47/2 51/2 51/13 654 460 18
69/1 453/0 58/0 14/2 93/6 76/7 671 332 2 کژدمی
25/2 501/0 1 75/2 91/11 07/10 794 325 33

میانگین کربن آلی فعال در سازند کژدمی از 25/2 درصد وزنی در چاه 33 تا 7/1 درصد وزنی در چاه 2 تغییر می‌کند وسازند پابده در محدوده 29/2-22/0 درصد وزنی قرار دارد که براساس تقسیم‌بندی آور در سال 1980 (جدول شماره 3) سازندهای مذکور پتانسیل متوسط تا غنی برای نفت-زایی دارند (Ower, 1980).
جدول 3) تقسیم‌بندی سنگ‌های منشأ هیدروکربنی براساس محتوی کل کربن آلی (Ower 1980)

10-2 2-1 1-5/0 < 5/0 میزان کل ‌کربن ‌آلی (TOC) (درصد وزنی)
غنی خوب متوسط ضعیف میزان غنی‌شدگی (توان تولید هیدروکربن)

در این میدان مقدار کربن آلی خنثی در سازند پابده در محدوده 26/0-16/0 درصد وزنی و در سازند کژدمی در حدود5/0 درصد وزنی است. نقشه هم‌ارزش TOCinert در سازند پابده (شکل 5 ب) نشان می‌دهد که مقدار کربن آلی خنثی در این سازند از جنوب‌شرق (چاه شماره 18) به سمت شمال‌غرب میدان افزایش می‌یابد.

 

 

 

 

 

 

شکل 5) نقشه هم‌ارزش کل کربن ‌آلی (الف) و کربن ‌آلی فعال (ب) در سازند پابده میدان نفتی رگ‌سفید



4-4( ترکیب کروژن فعال
با استفاده از نمودار TOC در مقابل S2 می‌توان درصد ماده آلی نفت‌زا و گاززا را تعیین نمود. برای تعیین مقدار کربن آلی نفت-زا و گاززا، باید فاکتور GORP تعیین شود. برای به‌دست آوردن این نسبت از پارامتر TR استفاده می‌شود، علاوه بر این باید TOC به مقدار اولیه خود (پیش از دگرسانی) بازگردانده شود. با استفاده از معادله (6) و مقدار TR هر سازند (معادله 7)، نمودارهای S2 مقابل TOC با نسبت‌های معین نفت به گاز، تهیه و روی نمودار S2 در مقابل TOC سازند مربوطه طوری قرار داده می‌شود که مبدأ آن در محل برخورد خط رگرسیون با محور y (b) قرار گیرد. سپس درصد جزء نفت‌زا (m) و گاززا (n) از روی آن قرائت و GORP با استفاده از معادله (8) تعیین می‌شود
(Dahl et al. 2004).

TOCrestored = TOCobserved+[S2‌observed TR/(1-TR)]α (معادله 6)

α ضریـب اسـتوکیومتری است و اسپیتاله و بـردناو در سال 1993، TR را به‌صـورت زیر تعریـف کرده‌اند (معادله 7)
(Espitalie' and Bordenave 1993)

TR = (HIo-HIz)/HIo (معادله 7)

HIo، میانگین HI نمونه‌های نابالغ و HIz شاخص هیدروژن در اعماق مختلف است.
نمودارهای ترسیم شده برای میدان رگ‌سفید در شکل (6) ارائه شده‌اند.
GORP = n/(m+n) (معادله 8)
مؤلفه‌های تولید کننده نفت و گاز TOC، به ترتیب TOCoil و TOCgas نامیده شده و به‌صورت زیر محاسبه می‌شوند (Dah et al., 2004).
TOCoil = TOClive, restored (1-GORP) (معادله 9)
TOCgas = TOClive, restored GORP (معادله 10)

نتایج محاسبات در سازند پابده و کژدمی میدان نفتی رگ‌سفید در جدول شماره 4 آورده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 6) نمودارهای ترسیم شده برای تعیین GORP در سازندهای پابده (Pd) و کژدمی (Kz) میدان نفتی رگ‌سفید

جدول 4( تعیین درصد ماده‌آلی نفت‌زا و گاز‌زا در سازندهای پابده و کژدمی میدان نفتی رگ‌سفید (در این جدول S2 بر حسب
mg HC/gr rock و TOC برحسب درصد وزنی داده شده‌اند)
S2 gas S2 oil TOC
III TOC II GORP TOC restored TOC lost S2 lost S2 restored S2 observed TR چاه سازند
84/1 35/7 31/0 23/1 2/0 54/1 1/0 19/1 19/9 8 13/0 112 پابده
59/1 37/6 32/0 28/1 2/0 6/1 05/0 56/0 96/7 4/7 07/0 2
59/1 7/3 29/0 68/0 3/0 97/0 07/0 79/0 29/5 5/4 15/0 99
42/7 42/7 2/1 2/1 5/0 4/2 11/0 34/1 85/14 51/13 09/0 18
59/2 03/6 53/0 23/1 3/0 76/1 07/0 86/0 62/8 76/7 1/0 2 کژدمی
63/4 94/6 99/0 49/1 4/0 48/2 126/0 5/1 57/11 07/10 13/0 33

مقدار فاکتور GORP در سازندهای پابده و کژدمی میدان نفتی رگ-سفید (5/0-2/0) نشان می‌دهد پتانسیل نفت‌زایی این سازندها بیشتر از پتانسیل گاززایی آنها است، اما با توجه به مقدار پایین TR و Tmax این پتانسیل به صورت دست نخورده باقی مانده است. با توجه به نقشه هم‌ارزش GORP سازند پابده (شکل 7 ب) نسبت کربن آلی نفت‌زا (TOCoil) به کربن آلی گاز‌زا (TOCgas) در این سازند از جنوب‌شرق به سمت شمال غرب میدان افزایش می‌یابد.

 

 

 


شکل 7) نقشه‌های هم ارزش TR (الف) و GORP (ب) در سازند پابده میدان نفتی رگ سفید.


نقشه‌ هم‌ارزش TOCOil (شکل 8 الف) در سازند پابده میدان رگ‌سفید نشان می‌دهد که از دو سوی میدان به سمت چاه 99 در میانه میدان مقدار کربن آلی نفت‌زا کاهش می-یابد، در حالی‌که مقدار کربن آلی گاززا (شکل 8 ب) از شمال-غرب میدان به سمت جنوب‌شرق میدان افزایش می‌یابد.

 

 

 


شکل 8) نقشه هم‌ارزش کربن آلی نفت‌زا (الف) و گاززا (ب) در سازند پابده میدان نفتی رگ‌سفید

با توجه به این نقشه‌ها، در شمال‌غربی میدان مقدار کربن آلی نفت‌زا، درمیانه میدان مقدار کربن‌آلی گاززا و در
جنوب‌شرق میدان به صورت مساوی از هر دو نوع کربن آلی وجود دارد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت عمق حوضه (در زمان ته‌نشست پابده) در شمال‌غرب و جنوب‌شرق میدان بیشتر از میانه میدان (چاه شماره 99) بوده، زیرا مقدار کربن آلی قاره‌ای در این بخش از میدان افزایش یافته است.
5) نتیجه‌گیری
نمودار S2-TOC روش مناسبی برای تفسیر داده‌های راک‌ایول است که در تعیین نوع کروژن، تعیین کمّی تأثیر ماتریکس در جذب هیدروکربن‌ها، مقدار کربن آلی خنثی، نسبت گازـ نفت، به ویژه در جایی که مطالعات تکمیلی مانند PY-GCو یا انعکاس ویترینایت برای تعیین ضرایب تولید نفت و گاز در سنگ‌منشأ در دسترس نباشند، بسیار مؤثر است. براساس این نمودار، کروژن در سازند پابده از نوع II و در سازند کژدمی مخلوطی از نوع II و III و غالباً از نوع II است که تولید کننده نفت و گاز می‌باشد. میانگین کربن آلی فعال آنها (در سازند کژدمی از 25/2ـ7/1 درصد وزنی و در سازند پابده 22/0-29/2 درصد وزنی) نشان می-دهد که از لحاظ پتانسیل نفت-زایی در محدوده متوسط تا غنی قرار دارند و مقدار کربن آلی خنثی 26/0-16/0 در سازند پابده و 5/0 درصد وزنی در سازند کژدمی است. با توجه به فاکتور GORP پتانسیل نفت‌زایی سازندهای مطالعه شده بیشتر از پتانسیل گاززایی آن‌ها است و پتانسیل نفت‌زایی در سازند پابده از جنوب‌شرق میدان به سمت شمال غرب میدان افزایش می‌یابد. تأثیر ماتریکس در سازند پابده و کژدمی در میدان نفتی رگ‌سفید قابل توجه است (به ترتیب mgHC/gr rock 4-5/2 وmg HC/gr rock 12-7) به-طوری که در سازند کژدمی چاه شماره 33 باعث جذب حدود 1% وزنی از کل کربن آلی (TOC) شده است. چنین تأثیر قابل توجهی می-تواند به‌علت بلوغ حرارتی پایین سنگ‌های منشأ مطالعه شده (TR~0.1،Tmax <430C ) و نسبت پایین گاز ـ نفت آن‌ها باشد. با توجه به نقشه‌های هم‌ارزش GORP،TR و TOCobserved، علت تغییرات مقدار هیدروکربن جذب-شده در سازند پابده تغییرات TOC است. با توجه به نقشه‌های هم‌ارزش مقدار کربن آلی نفت‌زا و گاززا در سازند پابده می‌توان نتیجه گرفت که عمق حوضه در زمان ته‌نشست پابده در شمال‌غرب و جنوب‌شرق میدان بیشتر از میانه میدان (چاه شماره 99) بوده است.

- بهبهانی، ر.، خدابخش، س.، محسنی، ح.، آتش­مرد، ز.،       1386بررسی پتانسیل هیدروکربن­زایی سازند پابده (پالئوژن) (شمال­غرب ایلام) براساس مطالعات پتروگرافی و ژئوشیمی آلی، مجله پژوهشی دانشگاه اصفهان (علوم پایه)، جلد 27.

- حسینی، س. ح.، علیزاده، ب.، قلاوند، ه.، 1385، تعیین میزان جذب هیدروکربن توسط کانی­های رسی موجود در ماتریکس سنگ­منشأ سازند سرگلو در میدان نفتی مسجد سلیمان. بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور،.

- چلداوی، ع.،1385، لیتوستراتیگرافی و بایواستراتیگرافی رسوبات کرتاسه بالایی در میدان نفتی رگ­سفید با تأکید بر عملکرد فاز کوهزایی ساب­هرسی­نین، رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی.

- فجرک، م،1387، مطالعـه ژئـوشیمـیـایـی مخزن بنگستان میـدان نفـتی مـارون، رساله کارشناسی ارشد
زمین­شناسی نفت، دانشگاه شهید چمران اهواز.

- ظهراب­زاده، م، 1385، مطالعه زمین­شناسی مخزن نفت آسماری میدان نفتی رگ­سفید، گزارش شماره پ-5954، مناطق نفت­خیز جنوب.

- علیزاده، ب.، آدابی، م. ح.، تژه، ف.، 1384، ارزیابی پتانسیل هیدروکربورزائی سنگهای منشاء احتمالی در میدان نفتی مارون با استفاده از دستگاه پیرولیز راک ـ ایول 6، مجله علوم دانشگاه تهران.

- علیزاده، ب.، مرادی، م.، 1386، مقایسه ژئوشیمیایی سازند پابده در میادین نفتی زیلایی و اهواز، مجله علوم دانشگاه شهید چمران، شماره 17، ص 45-33.

- مطهری، ح.، 1386، بررسی ژئوشیمیایی سنگ­های منشأ احتمالی در افق­های مختلف میدان نفتی زیلایی، رساله کارشناسی ارشد، گرایش نفت، دانشکده علوم دانشگاه شهید چمران.

- Cornford, C., 1994, The Mandal-Ekofisk(!) Petroleum System in the Central Graben of the North Sea. In: Magoon, L.B., Dow, W.G. (Eds.), From Source to Trap: AAPG Memoir , v. 60, p. 537–571.

- Dahl, B., Bojesen-Koefoed,J .,Holm., Justwan, H., Rasmussen, E.,Thomsen, E.,. 2004, A new approach to interpreting Rock-Eval S2 and TOC data for kerogen quality assessment: Organic Geochemistry. v. 35, p. 1461–1477.

- Espitalie´, J., Madec, M., Tissot, B., 1980, Role of mineral matrix in kerogen pyrolysis: influence on petroleum generation and migration: American Association of Petroleum Geologists Bulletin,v. 4, p. 59–66.

- Espitalie', J., G. Deroo., Marquis., F, 1985, La Pyrolyse Rock-Eval et ses applications, Revue de l'Institut Francais du Pe'trole, v. 40, p. 755-784.

- Espitalie´, J., Bordenave, M.L., 1993, Rock-Eval pyrolysis. In: Bordenave, M.L. (Ed.), Applied Petroleum Geochemistry.Editions Technip, Paris, p. 237–261.

- Hunt, J.M., Petroleum Geochemistry and Geology, second ed. Freeman, New York, 1996,

- Langford, F.F., Blanc-Valleron, M.-M., 1990, Interpreting Rock-Eval pyrolysis data using graphs of pyrolizable hydrocarbons vs. total organic carbon. American Association of Petroleum Geologists Bulletin 74, v. 6, p. 799–804.

16- Mukhopadhyay, P.K., Hagemann, H.W., Gormly, J.R.,. 1985, Characterization of kerogens as seen under the aspect of maturation and hydrocarbon generation. Erdo¨ u. Kohle Edgas – Petrochem. V. mit Brennstoff-Chem, v. 38, p. 7–18.

17- Ower, J., 1980, Elements of geochemistry in petroleum exploration, North Wales. Robertson research institute, London.

18- Sepehr, M., Cosgrove, J.W., 2004, Structural framework of the Zagros Fold–Thrust Belt, Iran: Marine and Petroleum Geology, v. 21, p. 829–843.

19-Snowdon, L. R., 1995, Rock-Eval Tmax suppression: Documentation and amelioration: AAPG Bulletin, v. 79, p. 1337–1348.

20- Tissot, B.P., Welte, D.H., 1978, Petroleum Formation and Occurrence. Springer, Berlin.

21- Yalcın Erik, N., Özçelik, O., Altunsoy, M., 2006, Interpreting Rock–Eval pyrolysis data using graphs of S2 vs. TOC: Middle Triassic–Lower Jurassic units, eastern part of SE Turkey: Journal of Petroleum Science and Engineering, v. 53, p. 34–46.