Document Type : Research Paper
Authors
1 M.Sc of Sedimentology and Sedimentary Rocks, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Associate Professor, School of Geology, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Ph.D. Iranian Offshore Oil Company, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
تغییرات زیاد تخلخل و تراوایی در خصوصیات مخزنی کربنات‌های کم‌عمق امری متداول است (Moore 2001; Lucia 2007). این تنوع مبین آثار فرایندهای مختلف رسوبی، شرایط محیطی و فرایندهای دیاژنزی است (Vincent el al. 2007). مطالعة ریزرخساره‌ها و تعیین محیط رسوبی آنها در کنار بررسی فرایندهای دیاژنزی به ارائة الگویی کاربردی برای بررسی‌های مخزنی و اکتشاف ذخایر هیدروکربنی منجر می‌شود. بزرگ‌ترین میدان گازی جهان در ناحیة خلیج فارس در این دو سازند قرار گرفته است (Aali et al. 2006)؛ به همین دلیل این دو سازند در این نواحی از جنبه‌های مختلفی مانند محیط رسوبی، فرایندهای دیاژنزی، چینه‌نگاری سکانسی و تغییرات کیفیت مخزنی توجه بسیاری از پژوهشگران را جلب کرده‌اند (Insalaco et al. 2006; Esrafili-Dizaji and Rahimpour-Bonab 2009; Maurer et al. 2009; Tavakoli et al. 2011; Enayati-Bidgoli et al. 2016; Mehrabi et al. 2016; Tavakoli and Jamalian 2018, 2019; Yarmohammadi et al. 2020).
به‌طور کلی توزیع ویژگی‌های مخزنی در ردة اول به توزیع رخساره‌ها در محیط رسوب‌گذاری وابسته است (Lucia 2007; Ahr 2008). فرایندهای دیاژنزی، یکی از اصلی‌ترین فرایندهای کنترل‌کنندة کیفیت مخزنی در مخازن کربناتة دنیا محسوب می‌شوند که نقش سازنده، مخرب و بدون تأثیر در کیفیت مخزنی اولیة رخساره‌ها دارند (Ahr 2008)؛ بنابراین انجام مطالعات رخساره‌ای و دیاژنزی که از عوامل اصلی مؤثر بر کیفیت مخزنی است، امری ضروری در شناخت دقیق مخازن کربناته محسوب می‌شود (Lucia 2007; Ahr 2008). تعیین گونه‌های سنگی یا دسته‌بندی سنگ‌ها براساس ویژگی‌های پتروفیزیکی مشابه، یکی از مهم‌ترین اقدامات برای ساختن مدل سه‌بعدی پتروفیزیکی مخازن هیدروکربنی است (Skalinski and Kenter 2014). تعریف‌های متفاوتی برای گونه‌های سنگی وجود دارد و استفاده از روش‌های متفاوت در این‌باره، در طول زمان بیان‌کنندة یک سیر تکاملی برای این مفهوم است (Skalinski and Kenter 2014). به گروهی از نمونه‌های سنگی که خصوصیات زمین‌شناسی، پتروفیزیکی و مخزنی مشابه دارند، «گونه‌های سنگی زمین‌شناسی» می‌گویند (Kopaska-Merkel and Mann 1991). مهم‌ترین کاربرد تعیین گونه‌های سنگی به روش زمین‌شناسی، بررسی آسان‌تر تأثیر عوامل زمین‌شناسی بر رفتار پتروفیزیکی است (Honarvar Nazari et al. 2019). خصوصیات پتروفیزیکی سازندهای کربناتة کنگان و دالان به فرایندهای رسوبی و دیاژنزی وابسته است (Nazemi et al. 2019)؛ بنابراین اولین مرحله، تعیین ریزرخساره‌ها، محیط رسوب‌گذاری آنها و فرایندهای دیاژنزی است که به‌طور چشمگیری ویژگی‌های مخزنی ریزرخساره‌ها را تغییر می‌دهد. یکی از روش‌های مهم تعیین گونه‌های سنگی که بین زمین‌شناسی و پتروفیزیک ارتباط برقرار می‌کند، روش لوسیاست. نمودار پتروفیزیکی لوسیا برپایة بافت سنگ کربناته استوار است و این طبقه‌بندی بر اندازة دانه، نوع حفره‌ها و هندسة حفره‌ها تأکید دارد (Lucia 1995, 2007). هدف این مطالعه، بررسی اثر فرایندهای رسوبی و دیاژنزی بر تغییر کیفیت مخزنی ریزرخساره‌ها روی نمودار پتروفیزیکی لوسیاست.
زمین‌شناسی و چینه‌شناسی
کربنات‌های پرمین- تریاس در حوضة زاگرس با نام سازندهای دالان و کنگان (معادل سازند خوف) شناخته می‌شوند (Insalaco et al. 2006). توالی‌های سازند خوف و معادل‌های زمانی آن در حاشیة غیرفعال قاره‌ای اقیانوس نئوتتیس (شمال شرقی ابرقارة گندوانا) با محدوده‌ای بیش از 2500 کیلومتر در امتداد شمال غربی- جنوب شرقی و بیش از 1500 کیلومتر در امتداد شمال شرقی- جنوب غربی به‌واسطة عملکرد نیروهای ائوستاتیکی[1]- زمین‌ساختی[2] طی پیشروی سطح آب دریا و فرونشینی کف حوضه نهشته شده‌اند (Sharland et al. 2001; Insalaco et al. 2006). عرض جغرافیای دیرینة این حوضه حدود °20 تا °25 جنوبی در پرمین بالایی و °17 تا °20 جنوبی در تریاس پیشین بوده است (Angiolini et al. 2003). مطالعات پیشین نشان داده این مجموعة کربناته- تبخیری در یک رمپ کربناته با شیب بسیار ملایم تشکیل شده است (Rahimpour-Bonab et al. 2010). سازندهای دالان و کنگان با سن پرمین پسین و تریاس پیشین، مخزن اصلی گاز در منطقه‌اند (Kashfi 1992). دو سازند دالان و کنگان از واحدهای کربناته و تبخیری تشکیل شده‌اند (Szabo and Kheradpir 1987; Kashfi 2000). شیل‌های سیلورین به‌مثابة سنگ‌منشأ گاز موجود در سازندهای کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس معرفی شده‌اند (Aali et al. 2006; Bordenave 2014). توالی کربناته- تبخیری دالان بالایی روی انیدریت‌های عضو نار قرار دارد. سازند کنگان روی سازند دالان قرار دارد و مرز دو سازند در مطالعات مختلف بررسی شده و امروزه عقیده بر آن است که این مرز به‌صورت کاهش سطح آب دریا همراه با عارضه‌های مربوط به آن مشخص می‌شود (Tavakoli 2015). یک نبود رسوبی کم‌اهمیت با رخنمون‌یافتگی و دیاژنز جوّی همراه است (Insalaco et al. 2006; Szabo and Kheradpir 1987). مرز کنگان- دالان در خلیج فارس با ظهور توالی‌های ترومبولیتی پس از انقراض پرموتریاس مشخص می‌شود. بخش بالایی سازند دالان و سازند کنگان به 4 واحد مخزنی اصلی K1، K2، K3 و K4 تفکیک می‌شود (Kashfi 1992; Rahimpour-Bonab et al. 2010). سازند کنگان به K1 و K2 و بخش فوقانی سازند دالان به K3 و K4 تقسیم می‌شود. مرز پرمین- تریاس بین واحدهای مخزنی K3 و K2 قرار دارد (Tavakoli and Rahimpour-Bonab 2012). واحدهای اصلی تولید K2 و K4 هستند (Aali et al. 2006; Moradpour et al. 2008; Ehrenberg et al. 2007; Nazemi et al. 2018). در این مطالعه واحد K4 مغزه‌گیری نشده است و مقطع نازک ندارد. موقعیت جغرافیایی میدان مطالعه‌شده و ستون چینه‌شناسی بخش شرقی خلیج فارس در شکل 1 نشان داده شده است.
داده‌ها و روش‌ها
در مطالعة حاضر 242.7 متر از رسوبات چاه X، یکی از میدان‌های واقع در شرق خلیج فارس در قالب 1110 مقطع نازک با فواصل تقریباً 20سانتی‌متری از سازندهای دالان بالایی و کنگان بررسی شد. واحد K4 مغزه‌گیری نشده است و مقطع نازک ندارد. به‌منظور تعیین مقادیر کلسیت و دولومیت، یک‌سوم از همة مقاطع نازک با محلول آلیزارین قرمز رنگ‌آمیزی شد. انواع ریزرخساره‌های رسوبی با روش Dunham 1962 توصیف و نام‌گذاری شد. در تعیین محیط رسوبی انواع ریزرخساره‌های رسوبی از تقسیم‌بندی Flügel 2010 استفاده شد. از نمودار پتروفیزیکی Lucia 1995 به همراه 840 دادة تخلخل و تراوایی به‌منظور بررسی و درک ویژگی‌های مخزنی ریزرخساره‌ها و فرایندهای دیاژنزی مؤثر بر آنها استفاده شد. با محاسبة فابریک سنگی نمونه‌ها، درصد فراوانی هر ریزرخساره در کلاس‌های لوسیا ترسیم و در ادامه ریزرخساره‌ها به تفکیک بررسی شد.
یافته‌های پژوهش
ریزرخساره‌ها
ریزرخساره‌های موجود در سازندهای کنگان و دالان بالایی تاکنون در مطالعات مختلفی بررسی شده است (Insalaco et al. 2006; Esrafili-Dizaji and Rahimpour-Bonab 2009; Rahimpour-Bonab et al. 2009; Abdolmaleki et al. 2016; Enayati-Bidgoli and Rahimpour-Bonab 2016). در این پژوهش با استفاده از مطالعة مقاطع نازک درمجموع 15 ریزرخساره متعلق به 4 کمربند رخساره‌ای شناسایی شد (شکل 2). در جدول 1 به مهم‌ترین ویژگی‌های ریزرخساره‌ها به‌طور خلاصه اشاره شده است. ریزرخساره‌های ترمبولیت، شیل و پلویید گرینستون با بافت کیستون فقط در سازند کنگان مشاهده شد.
شکل 1. A- موقعیت جغرافیایی میدان مطالعه‌شده در آب‌های خلیج فارس (Insalaco et al. 2006)؛ B. ستون چینه‌شناسی بخش شرقی خلیج فارس (Enayatie-Bidgoli and Rahimpour-Bonab 2016) با اندکی تغییرات
Fig. 1. A- Geographical location of the study field in the waters of the Persian Gulf (Insalaco et al. 2006); B. Stratigraphic column of the eastern part of the Persian Gulf (Enayatie-Bidgoli and Rahimpour-Bonab 2016) with slight changes
جدول 1- ویژگی‌های مهم ریزرخساره‌ها در توالی مطالعه‌شده
Table 1- Important characteristics of microfacies in the studied sequence
|
کد |
ریزرخساره |
اجزای تشکیل‌دهنده |
محیط تشکیل |
ریزرخسارة استاندارد |
|
MF1 |
انیدریت (Anhydrite) |
|
سابخا |
معادل RMF 25 فلوگل |
|
MF2 |
استروماتولیت (Stromatolite) |
جلبک سبز و آبی، استراکود، فرامینیفرای ریز |
پهنة جزر و مدی |
|
|
MF3 |
ترمبولیت (Thrombolite)
|
جلبک سبز و آبی، استراکود، فرامینیفرای ریز، دوکفه‌ای |
پهنة جزر و مدی |
|
|
MF4 |
مادستون تا دولومادستون (Mud/Dolomudstone) |
استراکود به مقدار خیلی اندک و پراکنده |
پهنة جزر و مدی |
معادل RMF 19 فلوگل |
|
MF5 |
دولومادستون فنسترال (Fenestral lime Mudstone) |
|
پهنة جزر و مدی |
|
|
MF6 |
پلویید گرینستون با بافت کیستون (Pelloid Grainstone Bearing Keystone) |
پلویید |
پایین پهنة جزر و مدی تا لاگون |
|
|
MF7 |
شیل (Shale) |
|
پهنة جزر و مدی تا لاگون |
|
|
MF8 |
بایوکلست وکستون تا پکستون (Bioclast Wacke/Packstone) |
جلبک سبز، گاستروپود، دوکفه‌ای، استراکود، خارپوست |
لاگون |
معادل RMF 17,20 فلوگل |
|
MF9 |
بایوکلست پلویید وکستون تا پکستون (Pelloid Bioclast Wacke/Packstone) |
پلویید، جلبک سبز، گاستروپود، دوکفه‌ای، استراکود، فرامینیفرا |
لاگون |
|
|
MF10 |
اوئید گرینستون (Ooid Grainstone) |
اوئید |
شول مرکزی |
معادل RMF 29 فلوگل |
|
MF11 |
بایوکلست اوئید گرینستون (Bioclast Ooid Grainstone) |
اوئید، دوکفه‌ای، گاستروپود به مقدار کمتر |
شول رو به دریا و پشت به دریا |
معادل RMF 30 فلوگل |
|
MF12 |
بایوکلست پکستون تا گرینستون (Bioclast Pack/Grainstone) |
دوکفه‌ای، به مقدار کمتر گاستروپود و اکینودرم |
شول مرکزی و رو به دریا |
معادل RMF 26,27 فلوگل |
|
MF13 |
اینتراکلست بایوکلست پکستون تا گرینستون (Intraclast Bioclast Pack/Grainstone) |
اینتراکلست، دوکفه‌ای، گاستروپود به مقدار کمتر |
شول مرکزی و رو به دریا |
|
|
MF14 |
اینتراکلست گرینستون (Intraclast Grainstone) |
اینتراکلست، اوئید و دوکفه‌ای به مقدار ناچیز |
شول مرکزی |
|
|
MF15 |
بایوکلست وکستون (Bioclast Wackestone) |
دوکفه‌ای (کلاریا)، استراکود و فرامینیفرای کوچک |
دریای باز |
معادل RMF 18 فلوگل |
شکل 2- ریزرخساره‌های شناسایی‌شده در بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان در میدان مطالعه‌شده در خلیج فارس (تمامی عکس‌ها به جز MF7 در نور پلاریزه تهیه شده‌اند.)
Fig 2- Microfacies identified in the upper part of Dalan and Kangan Formations in the studied field in the Persian Gulf (all photos except MF7 were taken in polarized light.)
مدل محیط رسوبی
تغییرات بسیار تدریجی ریزرخساره‌ها در توالی رسوبی، فراوانی ریزرخساره‌های کم‌عمق و همچنین نبود سد ریفی و موجودات ریف‌ساز از ریزرخساره‌های سابخایی تا پشته‌های زیرآبی، حاکی از تشکیل آنها در یک محیط کم‌شیب کربناته در طول دورة پرمین و تریاس است (شکل 3). در مطالعات پیشین نیز این محیط رسوبی برای این سازندها در نظر گرفته شده است (Sharland et al. 2001; Tavakoli et al. 2011; Abdolmaleki et al. 2016; Jafarian et al. 2017).
در شکل 4 نمودار رسوب‌شناسی چاه مطالعه‌شده نشان داده شده که دربردارندة اطلاعاتی از ریزرخساره‌ها و محیط تشکیل آنها به همراه لیتولوژی، بافت، تخلخل، تراوایی و لاگ‌های معمول است.
شکل 3- مدل شماتیکی از محیط رسوبی بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان در میدان مطالعه‌شده
Fig 3- Schematic model of the sedimentary environment of the upper part of Dalan Formation and Kangan Formation in the studied field
دیاژنز
فرایندهای دیاژنزی از مهم‌ترین عوامل مؤثر در کنترل کیفیت مخزنی مخازن کربناته‌اند (Lucia 2007). فرایندهای دیاژنزی بسیاری بر رسوبات کربناته و کیفیت مخزنی آنها تأثیر گذاشته‌اند.
سیمانی‌شدن کلسیتی
سیمان هم‌ضخامت و هم‌بعد در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان دیده می‌شود (شکل 5، A، D و E). سیمان‌های دروزی و بلوکی بیشتر در ریزرخساره‌های گل پشتیبان مشاهده می‌شوند که تخلخل و فضاهای خالی را پر کرده‌اند (شکل 5، B و C). با تشکیل سیمان کلسیتی هم‌بعد در ریزرخساره‌های دانه‌پشتیبان، تخلخل بین دانه‌ای از بین رفته و معکوس‌شدگی تخلخل[3] ایجاد کرده است (شکل 5، E). اندازة بلورهای سیمان‌های دروزی، از سمت دیوارة حفره به سمت مرکز و داخل حفره افزایش می‌یابد و این سیمان در بالای مرز پرموتریاس و در واحد مخزنی K2 گسترش زیادی دارد. سیمان‌های هم‌ضخامت که در محیط دریایی تشکیل شده‌اند، نقش مهمی در حفظ آلوکم‌ها درمقابل فشردگی دارند و تخلخل و تراوایی اولیه را حفظ کرده‌اند (Tavakoli et al. 2011) که در تمامی ریزرخساره‌های دانه پشتیبان پشته‌های زیرآبی مشاهده می‌شوند (شکل 5، A و S). سیمان‌های بلوکی و دروزی، هر دو در محیط‌های جوّی و تدفینی تشکیل می‌شوند (Flügel 2010).
دولومیتی‌شدن
در توالی مطالعه‌شده دولومیت‌ها به‌صورت جانشینی و سیمان دولومیتی تشکیل شده‌اند (شکل 5، F تا H). دولومیت‌های جانشینی به دو صورت تخریب‌کنندة فابریک[4] و حفظ‌کنندة فابریک[5] عمل کرده‌اند و در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان به‌ویژه اوئید گرینستون مشاهده می‌شوند. در دولومیت‌های تخریب‌کنندة فابریک، بافت اولیه به‌وضوح مشخص نیست و فقط شبحی از آن باقی مانده است و بلورهای درشت آن باعث افزایش تخلخل بین بلوری و تراوایی شده‌اند (شکل 5، G). در دولومیت‌های حفظ‌کنندة فابریک، بلورهای دولومیت تقریباً از دانه‌ها کوچک‌ترند و خواص پتروفیزیکی آنها از فابریک سنگ پیروی می‌کند و به‌صورت انتخابی و تقلیدی[6] آلوکم‌ها را دولومیتی کرده‌اند (شکل 5، H) و در ریزرخساره‌های لاگون و پشته‌های زیرآبی فراوانی زیادی دارند. در ریزرخساره‌هایی که دولومیتی‌شدن به‌صورت حفظ‌کنندة فابریک صورت گرفته است، گسترش سیمان انیدریت به‌خوبی مشاهده می‌شود (شکل 5، H). مطالعات پیشین نشان می‌دهد دولومیتی‌شدن در رسوبات گل پشتیبان و دانه پشتیبان، کیفیت مخزنی را افزایش می‌دهد (Tavakoli and Jamalian 2019).
تشکیل ندول و سیمان‌های انیدریتی
دولومیتی‌شدن و سیمان‌های انیدریتی، مهم‌ترین فاکتورهای کنترل‌کنندة کیفیت مخزنی در سازندهای دالان و کنگان هستند (Rahimpour-Bonab et al. 2010). انیدریت در این توالی به‌صورت سیمان دربرگیرنده[7]، پرکنندة حفره‌ها[8]، انیدریت لایه‌ای و ندولی دیده می‌شود (شکل 5، I تا L). انیدریت پرکنندة تخلخل، تمامی منافذ و تخلخل‌ها را پر کرده و در بعضی از داده‌ها جانشین فسیل‌ها و اوئیدها شده که تأثیر منفی بر کیفیت مخزنی گذاشته است (شکل 5، M و N). ندول‌های انیدریت معمولاً طی مراحل اولیة دیاژنز در محیط‌های سابخایی و در رسوبات دانه‌ریز مانند دولومادستون‌ها تشکیل می‌شوند (Warren 2006). انیدریت لایه‌ای به‌صورت لایه‌های ممتد دیده می‌شود و این نوع انیدریت احتمالاً به‌صورت بلورهای ژیپس از شورابه‌های سابخایی تشکیل شده و سپس در اثر تراکم یافتن و از دست دادن آب به انیدریت تبدیل شده است (Lucia 1999).
انحلال
انحلال، یکی از مهم‌ترین فرایندهای دیاژنزی است که در بیشتر ریزرخساره‌ها مشاهده می‌شود. انحلال در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان به‌صورت تخلخل قالبی و درون‌دانه‌ای (شکل 5، D و E) و در ریزرخساره‌های گل پشتیبان به‌صورت تخلخل‌های حفره‌ای و درون‌دانه‌ای ایجاد شده است (شکل 5، O و P). انحلال باعث افزایش تخلخل شده است؛ ولی در بعضی از داده‌ها به‌ویژه در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان، پشته‌های زیرآبی به دلیل مرتبط‌کردن تخلخل‌ها به یکدیگر باعث افزایش نفوذپذیری نیز شده است (شکل 5، Q و R).
فشردگی و تراکم
فشردگی به دو صورت مکانیکی و شیمیایی رخ داده است. فشردگی مکانیکی باعث ایجاد مرزهای محدب- مقعر، شکستگی آلوکم‌ها و نیز خردشدن اوئیدها شده است (شکل 5، S تا V). فشرده‌شدن آلوکم‌ها و تشکیل مرزهای محدب- مقعر در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان لاگون و پشته‌های زیرآبی به فراوانی مشاهده می‌شود. وجود سیمان‌های دوردانه در اطراف آلوکم‌ها در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان از تراکم و فشردگی بیش از حد آنها جلوگیری کرده است (شکل 5، S)؛ اما در مواردی که دانه‌هایی مانند اوئید سیمانی نشده‌اند، در اثر فشردگی باعث شکسته‌شدن آنها شده و اوئیدهای اسپاستولیتی[9] را به وجود آورده است (شکل 5، V). با افزایش عمق، تراکم شیمیایی ایجاد می‌شود؛ آثار فشردگی شیمیایی به‌صورت مرزهای مضرسی، رگچه‌های انحلالی و استیلولیتی‌شدن مشاهده می‌شود. رگچه‌های انحلالی در ریزرخساره‌های گل پشتیبان دیده می‌شوند (شکل 5، W)، ولی استیلولیتی‌شدن در بیشتر ریزرخساره‌ها دیده می‌شوند (شکل 5، X و Y).
شکل 4- ستون چینه‌شناسی بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان به همراه داده‌های پتروفیزیکی (تخلخل- تراوایی و لاگ‌های معمول)
Fig 4- Stratigraphic column of the upper part of Dalan Formation and Kangan Formation with petrophysical data (porosity-permeability and common logs)
شکل 5- فرایندهای دیاژنزی در توالی مطالعه‌شده: A. سیمان هم‌ضخامت، B. سیمان دروزی، C. سیمان بلوکی، D. سیمان هم‌بعد، E. معکوس‌شدگی تخلخل و تخلخل قالبی، F. سیمان دولومیتی خودشکل، G. دولومیت تخریب‌کنندة فابریک، H. دولومیت حفظ‌کنندة فابریک، I. انیدریت دربرگیرنده، J. انیدریت پرکنندة تخلخل، K. انیدریت لایه‌ای، L. انیدریت ندولی، M و N. Anhydrite Plugging، O و Q. تخلخل واگی، P. تخلخل درون‌دانه‌ای، R. تخلخل کانالی، S. مرزهای محدب- مقعر،T و U. خردشدن دانه‌ها، V. اوئیدهای شکسته، W. رگچه‌های انحلالی،X و Y. استیلولیت (تمام عکس‌ها به جز U در نور پلاریزه تهیه شده‌اند).
Fig 5- Diagenetic processes in the studied sequence, A: Isopachous cement, B: Drusy cement, C: Blocky cement, D: Equant cement, E: Porosity Inversion and moldic porosity, F: Self-shaped dolomitic cement, G: Fabric destructive, H: Fabric retentive, I: Poikilitopic anhydrite, J: Pore filling anhydrite, K: layered anhydrite, L: nodular anhydrite, M and N: Anhydrite Plugging, O and Q : Vuggy porosity, P: Intraparticle porosity, R: Channel porosity, S: Convex- concavo contacts, T and U: Brittle of grains, V: Spastolith, W: Dissolution seams, X and Y: Stylolite. (All photos except U are in polarized light).
سیستم منافذ
در سازندهای دالان بالایی و کنگان، تخلخل‌های قالبی، فنسترال، بین دانه‌ای، درون‌دانه‌ای، بین بلوری و واگی مشاهده می‌شوند؛ اما تخلخل شایع از نوع قالبی، درون‌دانه‌ای و حفره‌ای است (شکل 4). تخلخل قالبی در ریزرخساره‌های دانه پشتیبان به‌ویژه اوئید گرینستون‌ها به فراوانی مشاهده می‌شود (شکل 6، A). تخلخل‌های قالبی تخلخل زیاد و تراوایی کمتری را نشان می‌دهند که این موضوع در واحد K2 به‌خوبی دیده می‌شود (شکل 4). تخلخل فنسترال، یکی از معیارهای مهم در تشخیص محیط‌های پهنة جزر و مدی است. این نوع تخلخل در ریزرخساره‌های پهنة جزر و مدی مشاهده می‌شود و فراوانی کمی دارد (شکل 6، B). تخلخل‌های بین دانه‌ای در ریزرخساره‌های پشته‌های زیرآبی به فراوانی مشاهده می‌شود و وجود سیمان‌های دریایی در حفظ این نوع تخلخل‌ها بسیار مؤثر است (شکل 6، C). تخلخل‌های درون‌دانه‌ای در بایوکلست‌ها به‌ویژه دوکفه‌ای‌ها و گاستروپودها دیده می‌شود. مقدار این تخلخل به نوع آلوکم و مقدار آن بستگی دارد (شکل 6، D و E). تخلخل بین بلوری در ریزرخساره‌هایی که دولومیتی شده‌اند، به‌ویژه در دولومیت‌های تخریب‌کنندة فابریک دیده می‌شود که علاوه بر افزایش تخلخل، نفوذپذیری را به‌طور چشمگیری افزایش داده است (شکل 6، F و G). تخلخل حفره‌ای تقریباً در تمامی ریزرخساره‌ها مشاهده می‌شود که در اثر بزرگ‌شدن تخلخل‌های دیگر به وجود آمده است (شکل 6، I و J).
انواع تخلخل ازنظر هندسة منافذ، ویژگی‌های مخزنی و روند تغییرات تخلخل- تراوایی، تفاوت‌های عمده‌ای را نشان می‌دهند (Ahr 2008). در مخازن کربناته به دلیل تنوع منافذ، عموماً رابطة تخلخل و تراوایی به‌صورت مستقیم نیست. تخلخل‌های بین دانه‌ای و بین بلوری رابطة مستقیم دارند، ولی در تخلخل‌های قالبی، حفره‌ای و درون‌دانه‌ای، سیستم منافذ با پیچیدگی و ارتباط غیرمستقیم تخلخل و تراوایی همراه است. تخلخل‌های درون‌دانه‌ای، قالبی و حفره‌ای غیرمرتبط، تخلخل زیاد و تراوایی کمی را نشان می‌دهند. با تأثیر فرایندهای دیاژنزی ازجمله انحلال و دولومیتی‌شدن، ارتباط بین تخلخل‌های غیرمرتبط ایجاد می‌شود و تراوایی نیز افزایش می‌یابد. فرایندهای دیاژنزی با شدت و فراوانی مختلف بر ویژگی‌های منافذ و کیفیت مخزنی تأثیرگذار بوده‌اند.
شکل 6- انواع تخلخل در توالی مطالعه‌شده: A. قالبی، B. فنسترال، C. بین دانه‌ای، D. درون‌دانه‌ای و قالبی، E. درون‌دانه‌ای، F. بین بلوری، G و H. بین بلوری و واگی، I و J. واگی (تمام عکس‌ها در نور پلاریزه تهیه شده‌اند).
Fig 6- Types of porosity in the studied sequence - A: moldic, B: fenestral, C: interparticle, D: intraparticle and moldic, E: intraparticle, F: intercrystalline, G and H: intercrystalline and vuggy, I and J: Vuggy (All photos were taken in polarized light).
بحث
عوامل مؤثر بر توزیع داده‌ها در کلاس‌های پتروفیزیکی لوسیا و بررسی کیفیت مخزنی
Lucia 2007 بین اندازة ذرات، اندازة حفره‌ها و کیفیت مخزنی آنها ارتباط برقرار و بر این اساس مفهوم فابریک سنگی[10] را تعریف کرد:
Log (k) = (9.7982 – 12.0838 Log (RFN)) + ((8.6711 – 8.2965 Log (RFN)) Log (φ ip))
مقدار RFN[11] از 0.5 تا 4 تغییر می‌کند، [12]φ ip تخلخل بین دانه‌ای (Fraction) و k تراوایی (mD) است.
با توجه به ویژگی‌های پتروفیزیکی (تخلخل و تراوایی) و زمین‌شناسی، این نمودار به 3 کلاس طبقه‌بندی می‌شود؛ کلاس 1، گرینستون، دولومیت‌های درشت‌بلور (100-500 میکرون)؛ کلاس 2، پکستون دانه پشتیبان، دولوستون‌های متوسط بلور و دولوپکستون متوسط و ریزبلور (20-100 میکرون) و کلاس 3، فابریک گل پشتیبان، دولوستون‌های ریزبلور (20> میکرون). فرایندها و محصولات رسوبی و دیاژنزی، تخلخل و تراوایی سنگ را کنترل می‌کند. ویژگی‌های پتروفیزیکی تخلخل بین دانه‌ای با اندازة دانه‌ها، جورشدگی و تخلخل بین دانه‌ای ارتباط دارد (Lucia 2007).
با محاسبة فابریک سنگی نمونه‌ها، درصد فراوانی هر کلاس پتروفیزیکی برای هر ریزرخساره به‌صورت نمودار دایره‌ای ترسیم شد (شکل 10). همان‌طور که در شکل 7 مشاهده می‌شود، ریزرخساره‌ها در هر 3 کلاس نمودار لوسیا پراکنده شده‌اند. تعداد زیادی از نمونه‌ها به علت داشتن تخلخل و تراوایی کم (تخلخل %5> و تراوایی mD0.1>) در بیرون از کلاس‌ها و در قسمت پایین و چپ نمودار قرار گرفته‌اند و به‌مثابة نمونه‌های غیرمخزنی در نظر گرفته شده‌اند؛ اما قسمت بالا و چپ نمودار (بیرون از کلاس‌ها) به علت داشتن تخلخل کم و تراوایی نسبتاً زیاد که به نظر می‌رسد به دلیل وجود شکستگی‌هاست، به‌مثابة نمونه‌های دارای شکستگی در نظر گرفته شده است. برای بررسی دقیق شکستگی‌ها به مطالعات ماکروسکوپی مغزه نیاز است؛ درنتیجه از بحث شکستگی‌ها در این مطالعه صرف‌نظر می‌شود.
با توجه به اینکه ریزرخساره‌های انیدریت (MF1)، استروماتولیت (MF2) و ترمبولیت (MF3) تخلخل و تراوایی چشمگیری ندارند، عمدتاً در قسمت نمونه‌های غیرمخزنی قرار دارند (شکل‌های 7 و 10).
داده‌های ریزرخسارة مادستون تا دولومادستون (MF4) تقریباً در هر 3 کلاس لوسیا قرار گرفته‌اند (شکل‌های 7 و 10)؛ با توجه به بافت این ریزرخساره که گل پشتیبان است، قرارگرفتن داده‌های این ریزرخساره‌ها در کلاس 1 حدود %21 و کلاس 2، %15 ارتباط مستقیمی با فرایندهای دیاژنزی در این ریزرخساره دارد. براثر دولومیتی‌شدن، کیفیت مخزنی این ریزرخساره‌ها به‌طور چشمگیری تغییر یافته است و داده‌های آنها با توجه به مقدار و اندازة بلورهای دولومیت در کلاس‌های لوسیا جای گرفته‌اند (شکل 9، A). انحلال و ایجاد تخلخل‌های واگی در بعضی از نمونه‌ها موجب بهبود زیاد کیفیت مخزنی شده است (شکل 9، C). تشکیل ندول و سیمان‌های انیدریتی، تخلخل‌ها را پر کرده و به قرارگیری داده‌ها در قسمت‌های پایینی کلاس‌ها و قسمت غیرمخزنی نمودار منجر شده است (شکل 9، B). به علت تأثیر دیاژنز بر این ریزرخساره، درصد فراوانی کلاس‌های لوسیا زیاد است (شکل 10).
تمرکز ریزرخساره‌های لاگون (بایوکلست وکستون تا پکستون (MF8) و بایوکلست پلویید وکستون تا پکستون (MF9)) در قسمت نمونه‌های غیرمخزنی نمودار لوسیاست، ولی در 3 کلاس دیگر و نمونه‌های دارای شکستگی نیز مشاهده می‌شوند. این دو ریزرخساره که ازنظر بافتی وکستون تا پکستون هستند، براساس بافتی باید در کلاس‌های 2 و 3 قرار گیرند و وجود آنها در سایر کلاس‌ها با فراوانی زیاد نشان از تأثیر فرایندهای دیاژنزی بر این دو ریزرخساره دارد. در ریزرخسارة بایوکلست وکستون تا پکستون کلاس 1، %16، کلاس 2 و 3 به ترتیب %9 و %10 و نیز نمونه‌های غیرمخزنی %52 و نمونه‌های دارای شکستگی %13 فراوانی دارند. در بایوکلست پلویید وکستون تا پکستون از کلاس 1 تا 3 به ترتیب %14، %27 و %16 و نمونه‌های غیرمخزنی و دارای شکستگی به ترتیب %27 و %16 فراوانی دارند. انیدریت دربرگیرنده و پرکنندة حفره‌ها، یکی از فرایندهای مهم در این دو ریزرخساره است که باعث شده داده‌های این دو ریزرخساره در قسمت‌های پایینی کلاس‌ها و نمونه‌های غیرمخزنی قرار گیرند (شکل 9، D). دولومیتی‌شدن حفظ‌کنندة فابریک در این دو ریزرخساره فرایند رایجی است که با توجه به سایز دولومیت‌ها و همراهی آنها با انیدریت رفتار متفاوتی نسبت به یکدیگر از خود نشان می‌دهند (شکل 9، E). در بعضی از داده‌ها انحلال و ایجاد تخلخل‌های درون‌دانه‌ای به همراه دولومیتی‌شدن باعث افزایش کیفیت مخزنی (شکل 9، F) و پراکندگی داده‌ها در همة قسمت‌های نمودار شده است. درصد فراوانی کلاس‌های پتروفیزیکی برای هر ریزرخساره در شکل 10 نشان داده شده است.
ریزرخسارة اوئید گرینستون (MF10) با توجه به بافت گرینستونی خود باید در کلاس 1 قرار گیرد؛ ولی داده‌های مربوط به آن در همة قسمت‌های نمودار لوسیا جای گرفته‌اند. کلاس 1، %17، کلاس 2، %30 و کلاس 3، نمونه‌های غیرمخزنی و دارای شکستگی به ترتیب %33، %13 و %7 است که در این میان کلاس 3 فراوانی بیشتری دارد. تعداد زیادی از داده‌های این ریزرخساره به علت داشتن تخلخل‌های واگی جدا، در بیرون از کلاس‌ها و در سمت راست نمودار قرار گرفته‌اند؛ این قسمت به دلیل انحلال اوئیدها، تخلخل زیاد (20-30%) است، ولی به دلیل وجود سیمان‌های کلسیتی در بین دانه‌ها و معکوس‌شدگی تخلخل، تراوایی کمی (کمتر از mD1( را نشان می‌دهند (شکل 8، B و شکل 9، G). انحلال و دولومیتی‌شدن با توجه به اندازة دولومیت‌ها موجب افزایش تراوایی و تخلخل شده‌اند؛ این امر باعث ایجاد تخلخل‌های واگی متصل شده است و داده‌ها در قسمت‌های بالایی کلاس 2 قرار گرفته‌اند (شکل 8، A و شکل 9، H). هرچقدر بلورهای دولومیت درشت‌تر باشند، تخلخل و تراوایی آنها نسبت به بلورهای کوچک‌تر بیشتر است. در بعضی داده‌ها، سیمان کلسیتی و انیدریت دربرگیرنده و پرکنندة حفره‌ها، تخلخل‌های قالبی و بین دانه‌ای را پر کرده‌اند و همچنین فشردگی که باعث شده‌اند داده‌ها در قسمت‌های پایینی کلاس‌ها و نمونه‌های غیرمخزنی قرار گیرند (شکل 9، I و J). درصد فراوانی این ریزرخساره در کلاس‌های لوسیا زیاد است و کلاس‌هایی با بافت دانه پشتیبان فراوانی خوبی دارند (شکل 10).
در ریزرخسارة بایوکلست اوئید پکستون تا گرینستون (MF11) نمونه‌ها در کلاس‌های 1 و 2 لوسیا به ترتیب %17 و %19 از فراوانی برخوردارند و در کلاس‌های 3، نمونه‌های غیرمخزنی و دارای شکستگی به ترتیب %43، %17 و %4 فراوانی دارند؛ این موضوع بیان‌کنندة تأثیر فرایندهای دیاژنزی این ریزرخساره است (شکل‌های 7 و 10). دولومیتی‌شدن و انحلال باعث شده است بعضی داده‌ها در خود کلاس 1 قرار گیرند. فشردگی و سیمانی‌شدن کلسیتی، گسترش انیدریت دربرگیرنده و پرکنندة تخلخل، تأثیر منفی بر کیفیت مخزنی داشته‌اند؛ با توجه به شدت این فرایندها و همراهی آنها با دولومیتی‌شدن و انحلال، رفتار پیچیده‌ای از خود نشان می‌دهند. فرایندهای دیاژنزی به حدی در ریزرخساره‌های رسوبی تأثیر گذاشته‌اند که به‌طور قطع نمی‌توان مکان هریک از فرایندهای دیاژنزی را در نمودار پتروفیزیکی لوسیا مشخص کرد. دولومیتی‌شدن بسته به اندازة بلورها و همراهی انحلال با آن در کلاس‌های مختلف لوسیا قرار می‌گیرد (شکل 9، N). ولی تخلخل‌های جدا از هم، درون‌دانه‌ای و قالبی که جزو تخلخل‌های واگی جدا محسوب می‌شوند، در سمت راست نمودار و بیرون از کلاس‌های لوسیا جای گرفته‌اند (شکل 8، B و شکل 9، K). انیدریت دربرگیرنده و پرکنندة تخلخل و نیز فشردگی باعث شده‌اند داده‌ها در قسمت‌های پایینی کلاس‌ها جای گیرند (شکل 9، L و M).
در ریزرخساره‌های اینتراکلست بایوکلست پکستون تا گرینستون (MF13) و اینتراکلست گرینستون (MF14) پشته‌های زیرآبی، با توجه به بافت دانه پشتیبان آنها، نمونه‌های کلاس 1 اینتراکلست بایوکلست پکستون تا گرینستون حدود %12 است و کلاس 1 و 2 اینتراکلست گرینستون به ترتیب %5 و %20 است؛ در صورتی که نمونه‌های کلاس 3 و غیرمخزنی فراوانی بیشتری دارند؛ این امر به علت فرایندهای دیاژنزی در این دو ریزرخساره است. گسترش سیمان کلسیتی و تشکیل ندول‌های انیدریت باعث شده است داده‌های آنها بیشتر در پایین کلاس 3 و قسمت غیرمخزنی نمودار جای گیرند (شکل 9، O)؛ این امر به‌شدت در کاهش کیفیت مخزنی آنها مؤثر بوده است (شکل‌های 7 و 10). در بعضی داده‌ها به دلیل بازبودن تخلخل بین دانه‌ای در ریزرخسارة اینتراکلست گرینستون، داده‌های آنها در کلاس 2 قرار گرفته‌اند.
داده‌های ریزرخسارة بایوکلست وکستون (MF15) که به دریای باز مربوط است، بیشتر در پایین قسمت غیرمخزنی نمودار جای گرفته‌اند (شکل 7)؛ به دلیل گل پشتیبان بودن، وضعیت مخزنی ضعیفی دارند و قسمت نمونه‌های غیرمخزنی از فراوانی بیشتری برخوردارند (شکل 10).
شکل 7- تخلخل‌های بین دانه‌ای ریزرخساره‌های بخش فوقانی سازند دالان و سازند کنگان در نمودار پتروفیزیکی لوسیا (Lucia 1995, 2007)
Fig 7- Interparticle porosity in microfacies of the upper part of Dalan Formation and Kangan Formation in Lucia Petrophysical Diagram (Lucia 1995, 2007)
شکل 8- تخلخل‌های واگی ریزرخساره‌های توالی مطالعه‌شده: A. تخلخل‌های مرتبط، B. تخلخل‌های غیرمرتبط در نمودار لوسیا (Lucia 1995, 2007)
Fig 8- Vuggy porosity in microfacies of the studied sequence-A: Touching porosity, B: Separate porosity in Lucia diagram (Lucia 1995, 2007)
شکل 9- ریزرخساره‌ها و فرایندهای دیاژنزی به همراه داده‌های تخلخل و تراوایی
Fig 9- Microfacies and diagenetic processes with porosity and permeability data
شکل 10- درصد فراوانی ریزرخساره‌ها در کلاس‌های پتروفیزیکی لوسیا با محاسبة RFN
Fig 10- Percentage of microfacies in Lucia petrophysical classes with RFN calculation
ریزرخساره‌ها و فرایندهای دیاژنزی مؤثر بر آنها، توأم با یکدیگر در توزیع داده‌ها در کلاس‌های پتروفیزیکی لوسیا و کیفیت مخزنی نقش داشته‌اند؛ ولی مهم‌ترین عامل، توزیع تخلخل و تراوایی در مخازن کربناتة دیاژنز است (Lucia 2007; Ahr 2008). در این مطالعه نیز دیاژنز بر ریزرخساره‌ها تأثیر زیادی گذاشته و سهم بسزایی در کنترل کیفیت مخزنی داشته است. بر اثر دیاژنز، تخلخل از یک گروه وارد گروه دیگر شده است؛ اوئید گرینستون‌ها (MF10) با داشتن هر سه نوع تخلخل بین دانه‌ای، قالبی مرتبط و قالبی غیرمرتبط این موضوع را تأیید می‌کنند. فرایندهای دولومیتی‌شدن و انحلال تأثیر مثبت و سیمان کلسیتی، تشکیل ندول‌های انیدریت و فشردگی اثر منفی بر کیفیت مخزنی گذاشته‌اند.
نتیجه
براساس مطالعات صورت‌گرفته درمجموع 15 ریزرخسارة اصلی مربوط به 4 کمربند رخساره‌ای پهنة جزر و مدی، لاگون، پشته‌های زیرآبی و دریای باز در یک محیط کم‌شیب کربناته شناسایی شد. فرایندهای دیاژنزی سیمانی‌شدن کلسیتی، دولومیتی‌شدن، تشکیل ندول و سیمان‌های انیدریتی، انحلال و فشردگی بر ریزرخساره‌ها تأثیر گذاشته است. بررسی ریزرخساره‌ها با استفاده از نمودار پتروفیزیکی لوسیا و نیز تعیین درصد فراوانی کلاس‌های پتروفیزیکی در هر ریزرخساره نشان داد علاوه بر خصوصیات رسوبی مشابه، دیاژنز نیز نقش بسیار مهمی در تغییر و دورشدن خواص پتروفیزیکی داده‌ها و قرارگیری آنها در کلاس‌های پتروفیزیکی لوسیا داشته است؛ به‌طوری که انحلال و دولومیتی‌شدن باعث شده‌اند داده‌ها در همة قسمت‌های نمودار پخش شوند. با توجه به نوع ریزرخساره و شدت این دو فرایند، داده‌های آن بیشتر در قسمت‌های بالایی کلاس‌های 1 و 2 لوسیا جای گرفته‌اند. انحلال آلوکم‌ها به‌ویژه اوئیدها و ایجاد تخلخل‌های قالبی و جدا از هم باعث قرارگیری داده‌ها در کلاس 3 لوسیا شده است. سیمانی‌شدن کلسیتی و تشکیل ندول‌های انیدریت با توجه به‌شدت آنها و همچنین نوع ریزرخساره به قرارگیری داده‌ها در قسمت غیرمخزنی و قسمت پایینی کلاس‌ها منجر شده‌اند. سنگ مخزن این میدان در مقیاس میکروسکوپی (مقاطع نازک) بسیار ناهمگنی دارد و ویژگی‌های مخزنی آن تابع فرایندهای رسوبی و دیاژنزی است. همین امر باعث شده است نمونه‌ها در تمامی قسمت‌های نمودار پتروفیزیکی لوسیا جای گیرند؛ درصد فراوانی ریزرخساره‌ها در هریک از کلاس‌های پتروفیزیکی لوسیا این موضوع را تأیید می‌کند. ریزرخساره‌هایی که درصد فراوانی کلاس‌های 1 و 2 آنها از مقدار بیشتری برخوردار است، کیفیت مخزنی بهتری دارند. براساس پراکندگی ریزرخساره‌ها در کلاس‌های مختلف لوسیا مشخص شد ریزرخساره و دیاژنز، هر دو به صورت همزمان، ولی با نسبت‌های متفاوت روی نمودار لوسیا تأثیر داشته‌اند. درمجموع بررسی‌ها نشان می‌دهد نمودار پتروفیزیکی لوسیا، یکی از ابزارهای ارزشمند در بررسی عوامل مؤثر بر کیفیت مخزنی به شمار می‌آید.
تشکر و قدردانی
از شرکت نفت فلات قارة ایران برای در اختیار قرار دادن داده‌های مورد نیاز به‌منظور انجام این پژوهش صمیمانه سپاسگزاری می‌شود.
)
