نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران، ایران
2 استاد، دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران، ایران
3 دانشیار، دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران، ایران
4 دانشجوی دکتری، دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Various types of non-tectonic fractures are considered in carbonate-evaporite Kangan and Dalan formations in central Persian Gulf in this study. Mud cracks have small sizes and low frequencies and have been formed in shallow water coastal (tidal and intertidal) environments exposed alternatively. Presence of syneresis and desiccation cracks show salinity change or dewatering. These fractures also have no major effect on reservoir properties such as the mud cracks but have higher frequency and show their original depositional environment. These fractures formed in sabkha environments. A lot of water has been released during gypsum-anhydrite transformations in these formations. In the case of low permeability, the rock can’t pass the fluid and so hydraulic fractures have been formed due to the mineral phase change. These fractures formed in burial diagenesis in tidal facies with high evaporation. Stylolite related fractures are vertical, perpendicular to the layering and stylolite surface. These fractures are also related to burial diagenesis, filled and prevent fluid flow in the studied formations. Loading fractures are vertical and have been filled by anhydrite in most cases. These fractures could enhance the permeability if they are open. Results show that except the last group, all detected fractures act as local fluid barriers in Kangan and Dalan formations in central Persian Gulf area.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
شکستگی‌ها در بیشتر مخازن هیدروکربنی وجود دارند؛ اما به‌دلیل پیچیدگی‌هایی که در مخازن ایجاد می‌کنند، بیشتر اوقات از مطالعه دقیق آنان صرف‌نظر می‌شود(Nelson 2001) . شکستگی‌ها در بسیاری از موارد در سنگ‌ها تخلخل ثانویه ایجاد می‌کنند و تراوایی را افزایش می‌دهند. همچنین، آنها بخش‌های مختلف مخزن را به یکدیگر متصل و از جدایش مخزنی[1] جلوگیری می‌کنند. ممکن است حضور شکستگی‌های پرشده با مواد ناتراوا خود به جدایش‌های مخزنی منجر شود و تراوایی مخزن را کاهش دهد (Knott 1993). در زمان حفاری شکستگی‌ها روی هرزروی گل و پایداری دیواره چاه و درنتیجه، برای حفاری به‌طور اساسی نقش دارند. ناآگاهی از حضور شکستگی‌ها در زمان حفاری به این مجاری انتقال سیال‌شده آسیب می‌زند؛ بنابراین، پتانسیل تولید آنان را نابود می‌کند. نبود اطلاعات کافی و دقیق از حضور و نحوه توزیع شکستگی‌ها در مخزن اشتباهات جبران‌ناپذیری در مدیریت مخزن ایجاد می‌کند و حضور آنها به کاهش ناگهانی فشار اولیه مخزن منجر می‌شود. شکستگی‌ها در بازیافت ثانویه مخازن نیز به‌طور اساسی نقش دارند. شکست هیدرولیکی مصنوعی در مخزن تابعی از حضور شکستگی‌های اولیه در آن است و تزریق سیالات در مخازن شکسته، ممکن است به تولید سیالات تزریق‌شده منجر شود ((Zoback 2010 به‌این‌ترتیب، لازم است شکستگی‌ها در مخزن هیدروکربنی در مرحله اکتشاف به‌صورت دقیق بررسی شوند تا در مراحل تولید و توسعه مخزن، از اطلاعات به‌دست‌آمده برای مدیریت صحیح مخزن استفاده شود.
بیشتر شکستگی‌ها در مخازن به‌دلیل فعالیت‌های تکتونیکی پدید می‌آیند؛ اما برخی شکستگی‌ها نیز ارتباطی با تکتونیک منطقه ندارند و از شاخص‌های دیگری تبعیت می‌کنند. نلسون (Nelson 2001) شکستگی‌های مرتبط با رخداد‌های طبیعی را از دیدگاه زمین‌شناسی به چهارگروه تکتونیکی[2]، ناحیه‌ای[3]، انقباضی[4] و مرتبط با سطح[5] تقسیم‌بندی کرده است. شکستگی‌های انقباضی شامل خشکیدگی[6]، گیرشی[7]، گرادیان حرارتی[8] و تغییرات فازکانیایی[9] هستند. شکستگی‌های تکتونیکی و ناحیه‌ای به‌دلیل نیروهای تکتونیکی ایجاد شده و تفاوت آنها در مقیاس و اندازه شکستگی‌ها است. شکستگی‌های ناحیه‌ای در مقایسه با شکستگی‌های تکتونیکی مقیاسی بسیار بزرگی دارند و هندسه بیشتر آنها ساده است. شکستگی‌های مرتبط با سطح به دنبال فرآیندهای سطحی مانند باربرداری یا هوازدگی ایجاد می‌شوند (Nelson 2001).
به نظر می‌رسد واژه انقباضی برای همه شکستگی‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند، چندان مناسب نباشد. برای مثال ایجاد فشار هیدرولیکی همراه با تغییر فاز کانی‌ها به کشش در سنگ منجر می‌شود (Testa & Lugli 2000) اما به‌هرحال، تشکیل این دسته از شکستگی‌ها با تکتونیک منطقه ارتباطی ندارد و درنتیجه، مطالعه آنان در یک مخزن، نسبت به شکستگی‌های تکتونیکی بیشتر پیچیدگی دارد. این شکستگی‌ها کوچک مقیاس هستند و بیشتر به‌وسیله سیمان پر شده‌اند؛ اما در مراحلی از عمر مخزن به‌صورت فعال عمل می‌کنند و به افزایش تراوایی می‌انجامند. همچنین، حضور این شکستگی‌ها در فرایند شکستگی هیدرولیکی مصنوعی در چاه به‌صورت اساسی نقش دارد؛ زیرا تشکیل و توزیع شکستگی‌های مصنوعی ایجادشده از شکستگی‌های طبیعی موجود بسیار تأثیر می‌پذیرد. هدف این مطالعه شناسایی و معرفی انواع شکستگی‌های غیرمرتبط با تکتونیک در مخازن کنگان و دالان، در یکی از میادین بخش مرکزی خلیج‌فارس و بررسی نقش آنان در مخازن کربناته است. شکستگی‌ها بیشتر بر روی تراوایی تأثیرگذار هستند و پلاگ‌ها از محل‌های غیرشکسته تهیه می‌شوند؛ زیرا تهیه پلاگ از محل‌های شکسته امکان‌پذیر نیست. باتوجه‌به این مطلب، بررسی داده‌های حاصل از آنالیز مغزه دراین‌خصوص راهگشا نخواهد بود و درنتیجه، در این مقاله نیز نقش این شکستگی‌ها به‌طور کیفی بر کیفیت مخزنی ارزیابی خواهد شد.
زمین‌شناسی منطقه
سازندهای دالان و کنگان به سنپرمین - تریاساز مهم‌ترین سنگ‌های مخزن کربنات هدر میادین خلیج‌فارس هستند که تاکنون مطالعات فراوانی در خصوص دیاژنز، کیفیت مخزنی، رخساره‌ها و محیط رسوبی آنها انجام شده است (Tavakoli et al. 2011; Rahimpour-Bonab et al. 2010; Esrafili-Dizaji and Rahimpour-Bonab 2009; Peyravi et al. 2010; Moradpour et al. 2008; Szabo and Kheradpir, 1978; Rahimpour-Bonab 2007)
سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج‌فارس در پرمین پایانی - تریاس زیرین نهشته شده‌اند. از پرمین میانی، افت حرارتی سریع حاشیه فعال جدید شمال شرق ورق عربی و ادامه اشتقاق قاره‌ای رو به شمال (از 25 درجه جنوبی به 5 درجه شمالی) موجب پیشروی[10]سازند خوف (معادل سازندهای کنگان و دالان) در ابتدای پرمین پسین شده است (Alsharhan and Nairn, 1997). درابتدای تریاس میانی که نئوتتیس دارای گسترش اقیانوسی پایدار بوده، میزان فرونشست ورق عربی کم شده است. ورقه‌های قاره‌ای جداشده شامل سنندج، سیرجان و ایران مرکزی به‌سرعت درطول نئوتتیس جابه‌جا شده و با حاشیه جنوبی اوراسیا (ورق توران) برخورد کرده‌اند (حدود 220میلیون سال قبل (Szabo & Kheradpir 1978; Armstrong et al. 2000). توسعه حاشیه غیرفعال جدید نئوتتیس به‌دلیل فرونشست بسیار سریع به پیشروی دریایی وسیع و رسوب‌گذاری سازندهای مدنظر منجر شده است. در قسمت‌های شمالی ورق، کافت‌زایی ممتد در تریاس به فرونشست چشمگیر و رسوب‌گذاری 3000-2000متری رسوبات تریاس انجامیده و همچنین، رسوبات نهشته‌شده تریاس در ابوظبی 650 متر (Loutfi and Sattar 1987) و در ایران (سازندهای کنگان و دشتک) حدود 1000متر بوده است (Szabo and Kheradpir 1978). علت این امر، وجود رشته‌ای از عوارض ساختمانی مرتفع (احتمالاً بقایای شانه‌های کافت یا سیستم‌های کافتی) موجود در طول لبه شمال شرقی حاشیه جدید بوده است (Szabo and Kheradpir 1978).
کربنات‌های دالان پایینی بر روی سازند آواری فراقون تشکیل شده‌اند و سپس بخش تبخیری نار رسوب کرده است. عضو دالان بالایی پس از نهشت انیدریت‌های نار آغاز می‌شود و سپس سازند کنگان با یک مرز ناپیوستگی(Tavakoli 2015) بر روی سازند دالان قرار می‌گیرد. مرز کنگان - دالان در خلیج‌فارس بیشتر با استفاده از لایه‌ای ترومبولیتی مشخص می‌شود که در این مطالعه نیز برای تشخیص مرز استفاده شده است. پوش‌سنگ سازند کنگان، شیل‌های سازند دشتک است که به‌طور تدریجی روی کربنات‌های این سازند رسوب کرده است. در مطالعات قبلی این میدان سازندهای دالان و کنگان به بخش‌های مخزنی K1،K2 (سازند کنگان) K3 وK4 (دالان بالایی) و بخشK5 (دالان پایینی) تقسیم شده است. لیتولوژی غالب این سازندها در میدان مدنظر کربناته - آهکی است. بخش K1 به‌طور عمده از دولومیت تشکیل شده است و میان‌لایه‌های آهک و انیدریت در آن دیده می‌شود. ضخامت میان‌لایه‌های آهکی در حد چند متر و لایه‌های انیدریتی در حد چند ده سانتی‌متری است. ضخامت متوسط این واحد در میدان 120 متر است. واحدK2 از دو بخش بالایی دولومیتی و بخش پایینی آهکی تشکیل شده است و متوسط ضخامت آن در میدان 42 متر است. مرز پرمین - تریاس بین واحدهای مخزنی K3 و K4 قرار دارد ((Tavakoli and Rahimpour-Bonab 2012. واحد K3 در بالا دولومیتی بوده و در پایین آهکی است. ضخامت متوسط این واحد 110 متر است. واحد K4 بهترین واحد مخزنی میدان مدنظر بوده و از بالا با دولایه انیدریتی آغاز می‌شود. سپس در حدود 60 متر آهک و سپس در پایین‌ترین بخش دولومیتی - انیدریتی است. ضخامت متوسط این واحد 130 متر است. مطالعات پیشین نشان داده که این مجموعه کربناته - تبخیری در یک رمپ کربناته با شیب بسیار ملایم تشکیل شده است ((Rahimpour-Bonab et al. 2010. منطقه مدنظر و ستون چینه‌شناسی سازندهای کنگان و دالان و سازندهای هم‌جوار در (شکل 1) نشان داده شده است.
شکل 1- موقعیت منطقه مطالعه‌شده (چپ) و ستون چینه‌شناسی چاه‌های مطالعه شده (راست). محل چاه‌ها روی شکل مشخص است. ستون چینه‌شناسی برای هر سه چاه یکسان است.
مواد و روش‌ها
در این مطالعه مغزه‌های مربوط به سه چاه (A, B, C) درمجموع 1110 متر بررسی شده‌اند. مغزه‌های کامل برای ثبت شکستگی‌های غیرتکتونیکی بررسی شده و شکستگی‌های موجود ثبت شده‌اند. برای تهیه مقاطع نازک میکروسکوپی از مغزه‌ها در فاصله‌های 30 سانتی‌متری نمونه پلاگ تهیه شده و برای این کار از برش‌های عرضی دو طرف پلاگ استفاده شده است. برای تشخیص آهک از دولومیت، یک‌سوم از هر مقطع به‌وسیله محلول آلیزارین رنگ‌آمیزی (Dickson 1965) و مقاطع با میکروسکوپ پلاریزان ارزیابی شده است. تعیین بافت سنگ با استفاده از روش دانهام (Dunham 1962) انجام شده است. این روش به‌دلیل سادگی قابل استفاده‌بودن در نمونه دستی و نیز استفاده از میزان ماتریکس، در تعیین بافت سنگ‌های کربناته بسیار کاربرد دارد.
نتایج
شکستگی‌های غیرتکتونیکی که به‌دلیل نیروهایی غیر از تکتونیک در سنگ‌های رسوبی ایجاد می‌شوند، در سازندهای مدنظر شامل این موارد هستند.
ترک‌های گلی
این شکستگی‌ها به‌طور عمده در رسوبات غنی از رس و گل پشتیبان دیده می‌شوند و ازلحاظ اقتصادی در مخازن کربناته کمترین اهمیت را دارند؛ زیرا محدود به سطوح رخنمون یا سطوح ناپیوستگی هستند و همچنین، توسط رسوبات بعدی یا سیمان پر شده‌اند (Nelson 2001). این نوع از شکستگی‌ها به‌طور عمده در افق‌های K1 تا K3 و منطبق با رخساره‌های گل پشتیبان دیده می‌شوند. در سازندهای مدنظر همانند سایر مطالعات انجام‌شده بر روی آنان V شکل بوده و به طرف قاعده لایه باریک می‌شوند (شکل 2). اندازه آنان بیشتر در حد یک تا دو سانتی‌متر بوده است؛ اما گاه تا چندین برابر این مقدار نیز رشد کرده‌اند. باتوجه‌به اینکه سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج‌فارس هیچ‌گاه به شکل چشمگیری ظهور نکرده‌اند (Tavakoli 2015) حضور این ترک‌ها به برجستگی‌های محلی و حد بالای جزر و مدی محدود می‌شود. ترک‌های مشاهده‌شده در این سازندها بیشتر مستقیم بوده‌اند؛ اما در برخی موارد به خصوص با افزایش طول، خمیدگی‌هایی در آنان دیده می‌شود. بازشدگی این ترک‌ها در حدود چند میلی‌متر (بین 1 تا 5 میلی‌متر) در قسمت بالا بوده است که به طرف پایین به صفر می‌رسد. رسوبات طبقات بالایی در همه موارد ترک‌های ایجادشده را پر کرده است.
شکستگی‌های گیرشی و خشک‌شدگی[11]
شکستگی‌های گیرشی گونه دیگری از شکستگی‌های انقباضی هستند که در رسوبات مختلفی ازجمله سنگ آهک، دولومیت، شیل، سیلتست و نوماسه سنگ دیده می‌شوند و علل ایجاد این شکستگی‌ها به عوامل مختلفی همچون ترکیب رس‌ها، سرعت رسوب‌گذاری، میزان فشردگی و شیمی آب بر می‌گردد (Glaessner 1969). در واحدهای مدنظر این شکستگی‌ها در تمامی افق‌ها و عمدتاً منطبق با رخساره‌های گل پشتیبان لاگون و در بخش‌هایی جزر و مدی دیده می‌شوند (شکل2). یکی از سازوکارهای تشکیل این شکستگی‌ها اختلاف شوری بین رسوبات و آب و تغییرات شوری در محیط است(Donovan (and Foster 1972; Burst 1965; Foster et al. 1955. از دیگر عوامل تشکیل این شکستگی‌ها در وضعیت زیر آب دریا یا زیر سطح زمین، از دست رفتن آب رسوبات به‌دلیل فشردگی است (Nelson 2001; Rich 1951). در مراحل بعدی این شکستگی‌ها به‌وسیله سیمان انیدریت پر شده‌اند. این نوع شکستگی‌ها در سازندهای مدنظر نسبت به ترک‌های گلی بیشتر گسترش دارند. باتوجه‌به اینکه این شکستگی‌ها به‌وسیله این سیمان پر شده‌اند، کیفیت مخزن را افزایش نمی‌دهند. ترک‌های حاصل از دست رفتن آب (خشکیدگی) به این نوع از شکستگی‌ها بسیار شباهت دارند و تشخیص آنان از یکدیگر در سازندهای مدنظر امکان‌پذیر نیست؛ بنابراین، در اینجا با یک نام سنجیده می‌شوند. این ترک‌ها به‌دلیل از دست دادن آب در رسوبات ایجاد می‌شوند و تشکیل آنان در رخساره‌های میکروبی گزارش شده است(Bouougri and Porada 2002; Noffke et al. 2001b; Noffke et al. 2001a; Gerdes et al. 200b; Gerdes et al. 2000a; Park 1977) همچنین، این ترک‌ها در سازندهای مدنظر نیز مشاهده می‌شوند (شکل 2). بیشترین فراوانی این دسته از شکستگی‌ها در بخش بالایی سازند کنگان (واحد K1) است و در ضمن در مرز سازندهای کنگان و دالان و نیز در بخش میانی دالان بالایی (مرز واحدهای K3 و K4) نیز دیده می‌شوند. تفاوت این نوع از شکستگی‌ها با ترک‌های گلی در این است که این نوع از شکستگی‌ها در تدفین کم‌عمق، یعنی در مراحل اولیه دیاژنز ایجاد می‌شوند. طول هردو دسته از این شکستگی‌ها حدود چند سانتی‌متر (1 تا 5 سانتی‌متر) و ضخامت آنها در حد 1 تا چند میلی‌متر است. برخلاف ترک‌های گلی که با شکل گوه‌ای مشخص می‌شوند، این شکستگی‌ها شکل منظمی ندارند و همچنین، ترک‌های گلی در سطح لایه تشکیل می‌شوند؛ درحالی‌که این نوع از شکستگی‌ها بیشتر در بدنه لایه وجود دارند. باتوجه‌به سازوکار تشکیل، ترک‌های گلی بیشتر موازی هستند؛ درحالی‌که این نوع ترک‌ها جهت‌یافتگی خاصی ندارند و به همین دلیل، این نوع از شکستگی‌ها در مطالعات مغزه از ترک‌های گلی جدا شده‌اند.
شکل 2- ترک‌های گلی مشاهده‌شده در سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس (A, B). ترک حاصل خشک‌شدگی رسوبات. حضور ترک در داخل قطعه اینتراکلاست و عدم امتداد آن در بیرون دانه نشان می‌دهد این ترک از قبل در آن وجود داشته است. باتوجه‌به سخت‌شدگی ابتدایی رسوبات، این ترک حاصل فعالیت‌های تکتونیکی نیست (C). ترک‌های حاصل خشک‌شدگی موجود در ساخت‌های استروماتولیتی (D). ترک‌های هیدرولیکی حاصل تغییر فاز کانیایی در رسوبات گل پشتیبان (E, F).
تغییرات فاز کانیایی
این نوع ازشکستگی‌ها هم‌زمان با تغییر درحجم سنگ تشکیل می‌شوند (Nelson 2001). کانی ژیپس با تبدیل به کانی انیدریت مقدار هنگفتی آب آزاد می‌کند که این موضوع در صورت نبودن زهکشی مناسب در سنگ، فشار منفذی را افزایش می‌دهد. افزایش فشار منفذی به ایجاد شکستگی‌های هیدرولیکی در سنگ منجر می‌شود. این شکستگی‌ها به‌صورت شعاعی از ندول‌های انیدریتی خارج می‌شود که این مسئله، هم در نمونه‌های مغزه و هم در مقاطع نازک دیده می‌شوند (شکل‌های 2 و 3). این‌شکستگی‌ها که به‌طور عمده در واحد K3 و انتهای واحد K4 مشاهده می‌شوند، در افزایش یا کاهش تراوایی مخزن چندان تأثیر ندارند و در تمامی موارد با سیمان انیدریت پر و در فاصله کمی از انیدریت‌ها محو می‌شوند. این شکستگی‌ها بیشتر در رخساره‌های گل پشتیبان دیده می‌شوند که با نهشته‌های انیدریتی همراه هستند.
شکستگی‌های مرتبط با استیلولیت‌ها
این شکستگی‌ها ازجمله شکستگی‌های کشیدگی هستند که عمود بر استیلولیت‌ها ایجاد می‌شوند. استیلولیت‌های موجود در سازندهای دالان و کنگان، در تمامی افق‌ها موازی لایه‌بندی و منطبق با رخساره‌های گل‌پشتیبان هستند که به‌دلیل فشار قائم روباره ایجاد شده‌اند. طول این شکستگی‌ها کوتاه است و معمولاً در فاصله کوتاهی از استیلولیت‌ها محو می‌شوند. این شکستگی‌ها عمدتاً به‌وسیله مواد تشکیل‌دهنده استیلولیت شامل مواد آلی و رس‌ها یا سیمان انیدریتی پر شده‌اند (شکل‌های3 و 4). همچنین، این نوع شکستگی در رخساره‌های گل پشتیبان فراوان‌تر است (شکل 3). تأثیر ساخت‌های حاصل از فشردگی شیمیایی بر کیفیت مخزنی سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس پیش از این بررسی شده است (Mehrabi et al. 2016).
شکل 3- ترک‌های هیدرولیکی ایجادشده در اثر تغییر فاز کانیایی در رخساره مادستونی محیط جزر و مدی (A) و اثر کشش عمود بر استیلولیت‌هادر رخساره مادستونی محیط لاگونی (B) در مقطع نازک.
شکستگی‌های حاصل از بارگذاری[12]
این شکستگی‌ها در مغزه‌ها به‌طور قائم دیده می‌شوند و از دیگر شکستگی‌های کششی موجود در این واحدهای مخزنی هستند. فشار بارگذاری سبب افزایش بزرگای محور اصلی تنش به‌صورت قائم شده است و درنتیجه، شکستگی‌های موازی این محور در سازندهای بررسی‌شده تشکیل شده است (شکل 4). این نوع شکستگی‌ها در بعضی از قسمت‌ها به شکل باز دیده می‌شوند و به افزایش کیفیت مخزن منجر می‌شوند؛ اما در بیشتر قسمت‌ها به‌طور کامل یا ناقص، به‌وسیله سیمان پر شده‌اند. سیمان پرکننده بیشتر انیدریت و در مواردی کلسیتی است. ممکن است این شکستگی‌ها به‌دلیل نیروهای تکتونیکی نیز ایجاد شده باشند؛ اما فراوانی ساخت‌های حاصل از انحلال فشاری در سازندهای مدنظر، نشان می‌دهد تنش قائم بزرگی همواره در این سازندها حضور داشته و درنتیجه، شکستگی‌های کششی قائم در آنان به وجود آمده است.
شکستگی‌های مرتبط با سطح[13]
این شکستگی‌ها به‌طور ثانویه و در طی باربرداری، رهایی سریع تنش و هوازدگی ایجاد می‌شوند (Nelson 2001). رسم منحنی تاریخچه تدفین این سازندها نشان می‌دهد دو بالاآمدگی در سازندهای کنگان و دالان رخ داده است
((Aali et al. 2006. این منحنی تاریخچه تدفین، براساس اطلاعات دمایی و زمانی 1 چاه نزدیک به مرز قطر و با استفاده از نرم‌افزار وین‌بری[14] (نسخه 2.72) رسم شده است. باتوجه‌به نبود داده کمتر از پرمین در منطقه مدنظر، فرض شده است که رسوبات پیش از پرمین، روی شیل‌های غنی از ماده آلی سیلورین، همانند بخش مرکزی عربسان نهشته شده‌اند. مطالعات سازند خوف (Khuff) در کشور امارات (Fontana et al. 2010) نیز این مطلب را تأیید می‌کند. این پژوهشگران، براساس مطالعات ادخال‌های سیال و ایزوتوپ پایدار اکسیژن نتیجه می‌گیرند که برخی سیمان‌های کلسیتی موجود در این سازند، از آب‌های جوی و طی بالاآمدگی رسوبات تشکیل شده است. زمان‌زاده و همکاران (Zamanzadeh et al. 2009) نیز باتوجه‌به رسم منحنی تاریخچه تدفین، با استفاده از بررسی فرآیندهای دیاژنزی بر این عقیده هستند که ایجاد بخشی از تخلخل سازند فراقان (پرمین آغازین) به بالاآمدگی این سازند مربوط می‌شود. در مرز کرتاسه - پالئوژن (66میلیون سال پیش) و نیز در اواسط الیگوسن (26میلیون سال قبل) این سازندها در حدود 150-100 متر بالا آمده‌اند ((Aali et al. 2006 که این امر، ممکن است به تشکیل شکستگی‌های افقی در این سازندها منجر شده باشد. در سازندهای مدنظر، این نوع از شکستگی‌ها همراه با شکستگی‌های قائم، بسیار دیده می‌شوند (شکل C4) و اگر تنش‌های تکتونیکی به ایجاد این شکستگی‌های افقی منجر شده باشند، راستایتنش حداکثر باید نسبت به استیلولیت‌ها 90 درجه چرخیده باشد و بنابراین ، به نظر می‌رسد شکستگی‌های افقی نیز به دلیل بالاآمدگی این سازندها ایجاد شده باشند.
در سازندهای مدنظر، به طورثانویه و در طی عملیات مغزه‌گیری و برداشته‌شدن فشار روباره، شکستگی‌های مصنوعی افقی ایجاد شده‌اند که در افزایش تولید هیدروکربن نقشی ندارند. این نوع از شکستگی‌های مصنوعی معمولاً در مجاورت استیلولیت‌ها و به موازات آنها در تمامی افق‌ها ایجاد می‌شوند (Nelson 1981). این نوع ازشکستگی‌ها در تمامی رخساره‌ها و افق‌های مدنظر و به‌طور عمده در مجاورت زون‌های استیلولیتی دیده می‌شوند.
شکل (5) توزیع انواع شکستگی‌های ارزیابی‌شده را در عمق نشان می‌دهد. تعداد شکستگی‌ها در هر عمق، میزان بازشدگی دهانه شکستگی، شیب و اثر قابل دیدن آن نیز در کنار هر نقطه آمده است. درخصوص شکستگی‌های افقی در بیشتر اوقات، میزان اثر قابل دید، ضخامت مغزه است.
شکل 4- شکستگی‌های اثرکشش عمود بر استیلولیت‌ها در نمونه دستی (A)، شکستگی‌های حاصل بارگذاری به‌صورت قائم (B) و شکستگی‌های مرتبط با سطح (C).
شکل 5- توزیع انواع مختلف شکستگی‌های بررسی‌شده در سازندهای کنگان و دالان در چاه A. اعداد به ترتیب از چپ به راست نشان‌دهنده تعداد شکستگی‌های قابل رؤیت، حداکثر بازشدگی (میلی‌متر)، شیب شکستگی (درجه) و طول قابل رؤیت شکستگی (میلی‌متر) در مغزه است. توزیع شکستگی‌ها در سه چاه مشابه است. مرز کنگان و دالان با استفاده از لایه ترومبولیتی راهنما مشخص شده است.
بحث
ترک‌های گلی بیشتر در رسوبات آواری قابل مشاهده هستند؛ اما در رسوبات کربناته نیز دیده می‌شوند. این ترک‌ها به‌دلیل از دست دادن آب رسوبات و درنتیجه، کاهش حجم آنان ایجاد می‌شوند و درنتیجه، نخستین نوع بازشدگی در رسوبات هستند. برخلاف شکستگی‌های تکتونیکی مطالعات چندانی بر روی این نوع از بازشدگی‌ها انجام نشده است(Zhao et al. 2014; Armstrong et al. 2000; Deng and Qing 1993). در محیط‌های کربناته، این ترک‌ها بیشتر در محیط‌های جزر و مدی قابل مشاهده هستند و در شیب‌های مختلف بستر تشکیل می‌شوند (Donovan and Archer 1975). برای تشکیل ترک‌های گلی رسوب باید از آب خارج شود. این بازشدگی‌ها بر کیفیت مخزنی سازندها چندان تأثیر ندارند؛ اما به‌خوبی نوع محیط رسوبی تشکیل‌دهنده خود را نشان می‌دهند. فراوانی بیشتر این ترک‌ها در واحدهای K1 و K3 نشان می‌دهد میزان آب در این واحدها در برخی مواقع به کمترین حد ممکن رسیده است. این نتیجه، با نتایج قبلی بررسی تغییرات میزان آب دریا در این منطقه هم‌خوانی دارد(Mehrabi et al. 2016) . ترک‌های گلی در محیط دیاژنزی نیز ایجاد می‌شوند؛ اما چنانچه در این محیط‌ها تشکیل شده باشند، باریک و نامنظم هستند و به تناوب دیده می‌شوند و درباره سازندهای کنگان و دالان این نوع ترک‌ها مشاهده نشد. باتوجه‌به فراوانی اندک این نوع ترک‌ها اندازه کوچک و پرشدن در مراحل رسوب‌گذاری، در خصوصیات مخزنی سازندهای مدنظر تأثیری ندارند.
برخی از پژوهشگران ترک‌های گلی و شکستگی‌های گیرشی را در یک دسته طبقه‌بندی می‌کنند؛ اما باتوجه‌به سازوکار تشکیل این دو نوع و تفاوت کاربرد آنها در مطالعات رسوب‌شناسی ظاهراً بهتر است به‌طور مجزا ارزیابی شوند. حضور شکستگی‌ها یا ترک‌های گیرشی بیشتر نشان‌دهنده تغییر در شیمی آب است (Pratt 1998) اما برخی از پژوهشگران تشکیل این ترک‌ها را با فعالیت‌های لرزه‌ای مرتبط می‌دانند (Pratt 1998). این ترک‌ها نیز در مناطق کم‌عمق همراه با نوسان سطح آب دریا تشکیل می شوند(Calver and Baillie 1990). در چنین مناطقی تغییرات شوری چشمگیر است. در سازندهای مدنظر، لاگون‌های کم‌عمق و شور همواره در منطقه ساحلی وجود داشته‌اند (Tavakoli et al. 2011) و بنابراین، حضور این ترک‌ها امری طبیعی است. در زمان‌هایی که میزان آب دریا اندکی بالا آمده است، ارتباط این لاگون‌ها با دریای آزاد برقرار شده و درنتیجه، شوری آنان کاهش می‌یافته است در صورتی که در زمان‌های پایین‌بودن سطح آب دریا، تبخیر شدید، شوری آنان را به‌طور چشمگیری افزایش می‌داده است. باتوجه‌به اینکه این تغییرات در زمان‌های کوتاه رخ می‌داده (Strohmenger et al. 2002; Insalaco et al. 2006; Koehrer et al. 2010; Koehrer et al. 2012; Enayati-Bidgoli et al. 2014; Abdolmaleki et al. 2016; Abdolmaleki and Tavakoli 2016) ترک‌های گیرشی در رسوبات تشکیل شده است و چنانچه در همین مناطق ساحلی پایین‌رفتن سطح آب دریا ادامه پیدا می‌کرد، ترک‌های خشکیدگی در آنان ایجاد می‌شد. هردو نوع این ترک‌ها هم‌زمان یا کمی پس از رسوب‌گذاری در این رسوبات ایجاد شده است و اگر این ترک‌ها با فراوانی چشمگیری ایجاد شوند، به‌صورت محلی از جریان سیال جلوگیری می‌کنند.
به‌دلیل شوری زیاد آب و تبخیر شدید، تشکیل کانی‌های تبخیری در این سازندها امری عادی بوده است. در حال حاضر، فراوان‌ترین کانی موجود تبخیری در این سازندها انیدریت است. به‌صورت تئوری ژیپس تا دمای50-45 درجه سانتی‌گراد پایدارتر از انیدریت است و در دماهای بیشتر انیدریت رسوب می‌کند (Nyvlt 1997; Freyer and Voigt 2003; Farrah et al. 2004; Dutrizac 2002). با در نظرگرفتن دمای سطحی (حدود 15 درجه) تبدیل ژیپس به انیدریت در عمق1 کیلومتری زمین رخ می‌دهد. در عمل، تبدیل ژیپس به انیدریت در ضعیت عادی قبل از عمق 400 متری رخ نخواهد داد (Philipp 2008) بنابراین، شروع این تبدیل بین عمق‌های 400متری تا 1کیلومتری پایین سطح خواهد بود. نهشت مستقیم انیدریت از محلولی که تنها سولفات کلسیم محلول دارد، در دماهای 42 تا 58 درجه سانتی‌گراد رخ می‌دهد(Philipp 2008) . بدیهی است که محیط‌های رسوبی هرگز به چنین دمایی نرسیده و درنتیجه، در زمان زمین‌شناسی انیدریت هیچ‌گاه در سطح زمین به فراوانی تشکیل نشده است. باتوجه‌به حضور فراوان انیدریت در سازندهای کنگان و دالان در میدان مدنظر و نبودن هرگونه ژیپس در مطالعات مقاطع نازک، بدون شک این تبدیل در مراحل دیاژنزی رخ داده است. در طی دیاژنز و تبدیل ژیپس به انیدریت، به ازای هر مولکول سولفات کلسیم، دو مولکول آب آزاد می‌شود و درنتیجه، مقادیر هنگفتی آب به‌دلیل تبدیل ژیپس به انیدریت در این سازندها آزاد شده است. مطالعات آزمایشگاهی نشان می‌دهد تبدیل ژیپس به انیدریت نیرویی برابر با 11 مگاپاسکال (برابر با psi1600) تولید می‌کند و براساس محاسبات، این نیرو تا 15 مگاپاسگال (برابر با psi 2175) افزایش می‌یابد (Philipp 2008). برای ایجاد شکست هیدرولیکی به‌دلیل تبدیل کانیژیپس به انیدریت، باید فشار منفذی ایجادشده بر اثر خروج آب، بر کمترین مقدار تنش غلبه کند. کمترین مقدار تنش حدود psi 0.6 بر فوت و درنتیجه، این تنش همواره از فشار منفذی بیشتر است. در عمق 3کیلومتری این اختلاف فشار برابر با psi 1600 و در عمق 3.9 کیلومتری برابر با psi 2175 می‌شود. بیشتر از این اعماق اختلاف، بیش از نیروی حاصل ازتبدیل این دوکانی است و درنتیجه، این نوع از شکست حاصل نمی‌شود. از مقایسه کمترین و بیشترین عمق این نوع شکستگی چنین نتیجه‌گیری می‌شود که این شکستگی دست‌کم در عمق 400متری و حداکثر در 3900متری رخ داده است. باتوجه‌به این مطلب، این شکستگی‌ها در ابتدای سنگ‌شدگی هم‌زمان با شکستگی‌های تکتونیکی ایجاد خواهند شد و تشکیل آنان در 3900 متری متوقف می‌شود. به‌دلیل حضور این شکستگی‌ها افزایش میزان تراوایی در مخازن به زمان مهاجرت هیدروکربن بستگی دارد و وجودنداشتن جهتی خاص در این شکستگی‌ها نشان می‌دهد در سازندهای مدنظر چندان تفاوت استرس وجود نداشته است.
انحلال فشاری به‌دلیل بارگذاری ثقلی یا نیروهای تکتونیکی ایجاد می‌شود و استیلولیت‌ها بارزترین اثر انحلال فشاری هستند. باتوجه‌به اینکه استیلولیت‌های سازندهای مدنظر همگی با سطح تماس[15] لایه‌ها موازی هستند، تشکیل آنان درنتیجه بارگذاری ثقلی رخ داده است. در این سازندها انواع مختلفی از استیلولیت‌ها دیده می‌شود (Mehrabi et al. 2016). هرجا که سنگ امکان شکستگی داشته است، شکستگی‌های قائم عمود بر سطح استیلولیت در آنان دیده می‌شود. این شکستگی‌ها «اثر کشش»[16] نامیده می‌شوند و به‌دلیل تنش حداقلی3 در جهت عمود بر سطح استیلولیت ایجاد می‌شوند. با در نظر گرفتن اینکه خود سطح استیلولیت، در بیشتر موارد از جریان سیال جلوگیری می‌کند، حضور این دسته از شکستگی‌ها سبب می‌شود در اطراف استیلولیت‌ها به‌جز سد موازی لایه‌بندی سد عمودی نیز در مقابل جریان سیال ایجاد شود. همراهی این دو سد جریان، به افت کیفیت مخزنی در چنین مناطقی می‌انجامد. واحد K3 در سازندهای مدنظر، باتوجه‌به ماهیت رخساره‌های گل پشتیبان، استیلولیت‌های فراوانی دارند که در بیشتر موارد نیز با شکستگی‌های اثر کشش همراه هستند. مطابق حضور فراوان آثار انحلال فشاری در سازندهای مدنظر، همواره استرس قائم زیادی وجود داشته و این استرس به تشکیل شکستگی‌های قائم منجر شده است. درصورتیکه مقادیر تنش‌های متوسط و کوچک باهم برابر باشد، دو دسته شکستگی‌های عمود بر هم ایجاد می‌شود که تلاقی آنها موازی تنش اصلی قائم است. باتوجه‌به موازی‌بودن این دو دسته از شکستگی‌ها تفکیک آنها در سازندهای مدنظر امکان‌پذیر نیست.
نتیجه
شکستگی‌های موجود در مخازن کربناته به شکستگی‌های تکتونیکی محدود نمی‌شوند. باتوجه‌به مقیاس کوچک شکستگی‌های غیرتکتونیکی در بیشتر مطالعات از این شکستگی‌ها صرف‌نظر می‌شود و حضور آنان تأثیرات منحصر به فردی در این مخازن دارد. ترک‌های گلی با در نظر گرفتن حضور اندک خود و پرشدگی هم‌زمان با رسوب‌گذاری حتی در سازندهای کم‌عمقی مانند کنگان و دالان، چندان بر کیفیت مخازن تأثیر ندارند. این ترک‌ها نخستین بازشدگی‌هایی هستند که در رسوبات تشکیل می‌شوند. سپس با از دست رفتن بیشتر آب یا تغییر در وضعیت شوری آب، ترک‌های گیرشی یا خشک‌شدگی حاصل می‌شوند که آنان نیز بیشتر با رسوبات ثانویه پر می‌شوند. این ترک‌ها درصورتیکه در مخازن فراوان باشند، در مراحل نخست رسوب‌گذاری به افزایش تراوایی منجر می‌شوند؛ اما درنهایت با پرشدگی، موانع جریان سیال کوچک مقیاس مخازنرا تشکیل می‌دهند. حضور ساخت‌های حاصل از انحلال فشاری در این سازندها نشان می‌دهد همواره تنش قائم بزرگی در این سازندها وجود داشته است. تشکیل شکستگی‌های اثر کشش همراه با استیلولیت‌ها و شکستگی‌های قائم، از آثار این تنش بزرگ است. شکستگی‌های حاصل چنانچه همراه با استیلولیت‌ها و رگچه‌های انحلالی باشند، بیشتر با سیمان انیدریت یا مواد پرکننده استیلولیت یا انحلال فشاری پر شده‌اند؛ اما چنانچه به‌دلیل نیروی تنش اصلی قائم و بدون ارتباط به ساخت‌های انحلال فشاری شکل گرفته باشند، در برخی موارد باز بوده و به انتقال سیال می‌انجامند. شکستگی‌های حاصل از بارگذاری در سازندهای دالان و کنگان به‌صورت باز مشاهده شدند و درنتیجه، در حال حاضر بیشتر شکستگی‌های غیرتکتونیکی در مخزن مدنظر، بهافزایش تخلخل و تراوایی منجر نمی‌شوند. باتوجه‌به این نکته که بیشتر این شکستگی‌ها با سیمان انیدریت ثانویه پر شده‌اند، بر خلاف افزایش تخلخل و تراوایی عمل می‌کنند و به ایجاد سدهای جریان به‌صورت محلی منجر می‌شوند. در خصوص ترک‌های گلی و گیرشی این تأثیر نیز بسیار کم است؛ اما در زمینه شکستگی‌های حاصل از بارگذاری باتوجه‌به اینکه بیشتر تشکیل این شکستگی‌ها همراه با سطوح استیلولیتی است، این تأثیر چشمگیر است. درخصوص ترک‌های حاصل از تغییر فاز کانیایی نیز با عنایت به اینکه همه این شکستگی‌ها با انیدریت پر شده‌اند، فرض می‌شود این تأثیر مشابه است. حضور سدهای ناتراوا به‌صورت افقی و قائم، به جلوگیری از جریان سیال در این مخازن منجر می‌شود.
چنانچه سازندهای مدنظرشکستگی هیدرولیکی مصنوعی پیدا کنند، تمامی شکستگی‌های موجود در روند و میزان گسترش شکستگی‌های مصنوعی نقش خواهند داشت؛ بنابراین، باید به شکستگی‌های غیرتکتونیکی هم از دیدگاه مخزنی و هم از نگاه عملکرد آنها در ایجاد شکست‌های مصنوعی در مخازن کربناته توجه کرد.
)
