معرفی رشته زمین شناسی نفت

زمین شناسی نفت از دو کلمه Petroleum Geology تشکیل شده که اصطلاح پترولیوم (روغن سنگ) ، دو کلمه لاتین پترا ، یعنی سنگ والیوم ، یا روغن را شامل می‌شود و Geology هم که به معنی زمین شناسی می‌باشد.

دید کلی

نفت یا پترولیوم نوعی قیر و یا بیتومین است که به صورت مجموعه‌ای از هیدروکربورهای مختلف ، به اشکال مایع و یاگاز در مخازن زیرزمینی وجود دارد. پترولیوم در شیمی و زمین شناسی ، اصطلاحا به ترکیبات هیدروکربوره‌ای اطلاق می‌شود که توسط چاههای نفت از داخل زمین استخراج می‌شوند. شکل اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورت گازاست که به نام گاز طبیعی نامیده می‌شود بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی ( 15 درجه سانتیگراد و 760 میلیمتر فشار جیوه)، به صورت مایع در آمده که به آن نفت خام می‌گویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی می‌ماند.

تاریخچه و سیر تحولی

مواد نفتی از زمانهای بسیار قدیم مورد استفاده قرار می‌گرفته است. نادر شاه با استفاده از روشن کردن مشعلهای نفت موفقیت چشمگیری در فتح هندوستان بدست آورد. بیشتر تولیدات نفتی تا نیمه قرن نوزدهم از طریق چشمه‌های نفتی با گودالهای کم عمق و چاههای دستی حفر شده در مخازن نفتی که عمق ، صورت می‌گرفته است. حفاریهای نسبتا عمیقتر جهت استخراج نفت در ابتدا در ناحیه پچل بورن فرانسه صورت گرفته است. در این ناحیه ماسه‌های نفتی در سطح زمین بطور قابل ملاحظه‌ای گسترده می‌باشد.

بهره‌برداری از شیلهای نفتی در سال 1847 در شیلهای کربنیفر ناحیه توربن اسکاتلند آغاز شد. تکنولوژی حفاری با سیم بکسل در سال 1859 توسط کلنل دریک به کار گرفته شد. همزمان با آن ، رشد سریع حفاری در آمریکای شمالی و نقاط دیگر جهان آغاز شد. تولید هیدروکربور مایع در نیمه قرن نوزدهم با احداث و توسعه پالایشگاهها به سرعت توسعه یافت. 

با رشد و گسترش پالایشگاهها انواع تولیدهای نفتی مشتمل بر گازهای سبک ، نفت سبک ، نفت سنگین و مشتقات سنگینتر هیدروکربوری تولید شد. با شروع جنگ جهانی اول ( 1914 - 1918 ) نیاز به مواد نفتی به شدت افزایش یافت. اولین چاه نفت در 1859 در یک ساختمان تاقدیسی در ایالت پنسیلوانیای آمریکا حفر گردید. در ایران هم اولین چاه نفت در 1902 در تاقدیس مسجد سلیمان در شمال اهواز به نفت رسید.

منشا نفت

منشا نفت به احتمال قریب به یقین از مواد آلی است. به این معنی که بقایای گیاهی و جانوری پس از نهشته شدن در کف حوضه‌های رسوبی و مدفون شدن به وسیله رسوبات اولیه ، در معرض پاره‌ای واکنشهای بیوژنیک قرار می‌گیرند و به ازاء افزایش ضخامت رسوبات به تدریج تبدیل به مواد هیدروکربوری و نفتهای خام اولیه می‌شوند، گذشت زمان و استمرار تحولات مکرر شیمیایی و بیوشیمیایی ، کیفیت نفتهای اولیه را ارتقا داده و نهایتا آنها را به نفت خام قابل استفاده برای مصارف مختلف تبدیل می‌کنند.

برای تشکیل نفت تجمع مواد آلی به مقدار قابل ملاحظه و کافی ، ضروری است. این نیاز در حوضه‌های رسوبی تامین می‌گردد که ، مواد آلی در آنها درصد بالایی از مواد رسوبی را تشکیل داده و نهشتگی این دو به صورت توام و هم زمان صورت می‌گیرد. حاصل آنکه نفت در طبقات رسوبی غنی از مواد آلی تشکیل خواهد شد. برای تشکیل نفت طبقات مولد نفت ، افزون بر فراوانی مواد آلی ، حفظ آنها در لابلای رسوبات در برگیرنده ، از شروط اساسی است. چنانچه روند نهشتگی مواد در حوضه‌های رسوبی ، به قدر کافی سریع باشد، فرصتی برای تجزیه و فساد مواد آلی باقی نمانده و موجبات حفظ آنها ، فراهم خواهد شد.

پس از مدفون شدن مواد آلی در داخل رسوبات و تامین ضخامت لازم از رسوبات جدید رویی ، با دخالت عوامل بیوژنیک و فیزیکو شیمیایی خاص ، مولکولهای آبی به مولکولهای هیدروکربوری ساده و نفتهای اولیه که از ساختار مولکولی پیچیده برخوردار هستند، تبدیل و تحول می‌یابد، سرانجام با پلیمریزه شدن هیدروکربورهای فوق ، تحول آنها به مولکولهای منظم و بزرگ و یا کوچک با آرایش مولکولی منظم در نفت خام مایع و گاز تکمیل می‌گردد. این تحولات در رسوبات و سنگهای مولد نفت ، انجام می‌گیرد. معمولا این نوع سنگها از جنس شیلهای سیاه رنگ است که به آنها شیلهای آلی هم می‌گویند.

اشکال گسترش نفت

توده‌های نفتی بر حسب آنکه در سطح زمین ظاهر شوند و یا در داخل طبقات زیرزمینی مدفون و محبوس شده باشند به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:

گسترش‌های سطحی

مواد نفتی در محلهای مساعد از طریق شکستگیها و بازشدگی‌ها ، همواره به سطح زمین رسیده و بر آن جاری می‌شوند و از آنجا گسترش‌های سطحی گاز یا مایع را تشکیل می‌دهند.

گسترش‌های سطحی به صورت مایع و گاز : در این نوع گسترشهای سطی مواد هیدروکربوری به صورت مایع و یا گاز ، همراه مواد تخریب یافته سر راه ، به سطح می‌رسند و از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سرچشمه نفت : مواد نفتی ممکن است به صورت گاز یا مایع از طریق درزها ، شکافها ، سطوح گسلی ، سطوح دگرشیبی و یا سطوح چینه‌بندی طبقات به صورت چشمه نفت ، در سطح زمین ظاهر شوند.

گل فشانها و جریانهای گلی : گل فشانها گازهای پرفشار در حال فورانی هستند که همراه آب ، گل ، خرده سنگها و گاهی اوقات هم نفت مایع ، از مجاری‌ای که به سطح زمین راه باز کرده‌اند، خارج می‌شوند.

گسترشهای سطحی جامد : در پاره‌ای از موارد گسترشهای سطحی به صورت مایعات بسیار غلیظ و گاهی هم به شکل خمیری دیده می‌شوند، این قبیل نفت‌ها ، تحت نامهای مختلف از قبیل تار ، آسفالت ، موم ، پیچ و قیرهای سخت و شکننده معرفی می‌شوند. و شامل موارد زیر می‌باشند:

نفت‌های جامد پراکنده : نفت آغشته به مواد رسوبی ، به طور مختلف در مجاورت اتمسفر قرار گرفته و به تدریج اکسید شده و به مرور سخت‌تر می‌گردند.

مجتمع‌های نفتی رگه‌ای: گروهی از هیدروکربن‌های جامد، به صورت رگه‌هایی، حفره‌ها و فضاهای خالی داخل طبقات را اشغال کرده‌اند.

شیلهای نفتی : واژه شیل نفتی به انواع مختلف شیلهای قیردار که محتوی مقدار قابل ملاحظه مواد آلی است، اطلاق می‌گردد. این مواد که در واقع حد واسط بین مواد آلی اولیه و نفتها است. کروژن نامیده می‌شود.

گسترش‌های نفتی زیرزمینی

گسترشهای مواد نفتی در زیرزمینی، عمدتا از نظر ارزش اقتصادی آنها طبقه‌بندی می‌کردند و شامل موارد زیر می‌باشند.

مخازن نفتی : مخزن نفت ساده‌ترین شکل جمع یک ذخیره نفتی در زیر زمین و کوچکترین واحد از نظر اقتصادی است.

میدان نفتی : وقتی چند مخزن در وضعیت مشترک و خاص زمین شناسی ، اعم از ساختمانی و یا چینه شناسی ، قرار گرفته باشند، چنین مجموعه و یا گروه مخازن را میدان نفتی می‌گویند.

حوضه نفتی|حوضه‌های نفتی حوضه نفتی ، منطقه و یا محدوده جغرافیایی‌ای است که در آن میدانها و مخازن نفتیمتعددی ، وجود دارد، که همه آنها در یک مجموعه زمین شناسی مربوط به شرایط محیطی و رسوبی معین و مستقل گرد آمده‌اند.

موارد کاربرد نفت

نفت خام استخراج شده از چاههای نفت ، لازم است جهت مصرف ، پالایش شده تا انواع سوختهای مایع و گازی از آن بدست آید. فرآورده‌های پالایشگاهی برحسب درجه تقطیر و فرآیندهای تصفیه ، از انواع بسیار زیادی برخوردار است. این فرآورده‌ها افزون بر تامین سوختهای مختلف خانگی و صنعتی ، به عنوان مواد اولیه برای صنایع مادر در جهان امروز است که تنها بر مبنای فرآورده‌های پالایشگاهی استوار است.

ارتباط زمین شناسی نفت با سایر علوم

اصولا زمین‌ ناسی نفت بطور گسترده‌ای در ارتباط با سایر رشته‌های زمین شناسی بوده و برای یک نفر زمین شناسی نفت ، آگاهی از موارد ذکر شده در زیر الزامی می‌باشد:

فیزیک ٬ ژئوفیزیک ، ترمودینامیک

زمین شناسی فیزیکی ، زمین شناسی تاریخی

زمین شناسی ساختمانی ، فیسل شناسی ، چینه‌شناسی

نقشه‌برداری سطحی

آب‌ شناسی ، هیدرودینامیک عملی

کانی شناسی ، پترولوژی ، رسوب شناسی ، سنگ شناسی

ژئومورفولوژی ، نقشه‌های زیرزمینی

شیمی ، ژئوشیمی ، ریاضی ، شکل شناسی

شیمی فیزیک

حفاری