کاربرد فسیلها در اکتشاف نفت و گاز: نقشهخوانان طبیعت
مقدمه: چه ارتباطی بین موجودات باستانی و سوخت امروزی وجود دارد؟
فرض کنید قرار است در یک شهر بزرگ و پرجمعیت، خانۀ یکی از دوستانتان را که فقط آدرس آن را میدانید، پیدا کنید. برای این کار به چه چیزهایی نیاز دارید؟ احتمالاً به یک نقشه، نام خیابان و شمارۀ پلاک. زمینشناسان و مهندسان نفت نیز برای یافتن منابع ارزشمند نفت و گاز که در اعماق چند صد یا هزار متری زمین پنهان شدهاند، به نشانههای مشابهی نیاز دارند. این نشانهها، اغلب فسیلها هستند .
نفت و گاز از تجزیۀ باقیماندۀ گیاهان و جانوران ریز (مانند جلبکها و پلانکتونها) که میلیونها سال پیش در دریاهای قدیمی زندگی میکردهاند، به وجود آمدهاند . پس از مرگ، این موجودات در کف دریا دفن شدند و تحت فشار و دمای زیاد و در نبود اکسیژن، طی میلیونها سال به نفت و گاز تبدیل شدند. بنابراین، لایههای سنگی که حاوی این موجودات بودهاند، شانس بیشتری برای تبدیل شدن به سنگ منشأ۱ نفت دارند.
فسیلها چگونه به زمینشناسان کمک میکنند؟
کاربرد اصلی فسیلها در اکتشاف، شبیه به خواندن یک برچسب زمان روی بستهبندی مواد غذایی است. هر گروه از فسیلها در یک دورۀ زمانی خاص و در یک محیط خاص (مثل آبهای عمیق یا کمعمق) زندگی میکردهاند. زمینشناسان با مطالعۀ این فسیلها میتوانند به سه سؤال اساسی پاسخ دهند:
| نوع کاربرد | توضیح | مثال |
|---|---|---|
| تعیین سن نسبی | برخی فسیلها که فسیل شاخص۲ نامیده میشوند، تنها در یک دورۀ زمینشناسی کوتاه و مشخص گسترش داشتهاند. یافتن آنها سن لایه را دقیقاً مشخص میکند . | مثل پیدا کردن یک سکه خاص که فقط در یک سال ضرب شده است. با دیدن آن سکه، میفهمید آن شیء متعلق به همان سال است. |
| تشخیص محیط رسوبی | فسیلها نشان میدهند که سنگ در کجا (دریای گرم و کمعمق یا اقیانوس عمیق) تشکیل شده است. این موضوع برای پیشبینی کیفیت سنگ مخزن مهم است. | مثل تشخیص اینکه یک عکس قدیمی در کنار دریا یا در کوهستان گرفته شده است، بر اساس گیاهان و مناظر موجود در عکس. |
| همبستگی لایهها | مقایسۀ فسیلهای موجود در لایههای سنگی مناطق مختلف برای فهمیدن اینکه آیا این لایهها همسن هستند یا خیر. | مثل تطابق دادن تکههای مختلف یک پازل با استفاده از طرح و رنگ یکسان روی آنها. |
برای مثال، کشف فسیلهای خاص دایناسور در منطقهای در شمال کنیا، زمینشناسان را به این نتیجه رساند که شرایط زمینشناسی لازم برای تشکیل نفت در آن منطقه در گذشته فراهم بوده است. این کشف، شرکتهای نفتی را برانگیخت تا تحقیقات و عملیات اکتشافی خود را در آن منطقه تشدید کنند .
نقش کلیدی میکروفسیلها: کارآگاهان نامرئی
در فرآیند حفاری چاههای نفت، قطعات خردشدۀ سنگ از اعماق زمین به بالا آورده میشود. زمینشناسانی که در محل حاضر هستند، بلافاصله این مواد را با دقت بررسی میکنند. بخش مهمی از این بررسی، جستجوی میکروفسیلها است. دو گروه از این موجودات ریز، اهمیت ویژهای دارند:
| نام میکروفسیل | ویژگیها | کاربرد در اکتشاف |
|---|---|---|
| فرامینیفرها۳ | موجودات تکسلولی ریز با پوستههای آهکی که غالباً دریازی و کفزی هستند. از دورۀ کرتاسه به بعد به فراوانی یافت میشوند . | به دلیل تنوع زیاد و گسترش زمانی مشخص، ابزار بسیار دقیقی برای تعیین سن و محیط رسوبی لایهها هستند. |
| پالینومورفها (در علم پالینولوژی۴) | شامل هاگها و گردۀ فسیل شدۀ گیاهان و نیز برخی جانداران ریز دیگر میشوند . | برای مطالعۀ سنگهای منشأ و درک آبوهوای گذشته و شرایط تشکیل نفت به کار میروند. |
با مطالعۀ این میکروفسیلها در خردهسنگهای حفاری، زمینشناسان میتوانند لحظه به لحظه تشخیص دهند که مته در حال حفاری در کدام لایههای سنگی است. این کار مانند خواندن تابلوهای راهنما در یک جادۀ طولانی و تاریک است. هنگامی که الگوی فسیلی مرتبط با یک سنگ مخزن۵ شناختهشده (مثل سازند آسماری) ظاهر شود، مهندسان میدانند که به لایهای با پتانسیل نفتی نزدیک شدهاند و باید تمهیدات لازم برای استخراج را فراهم کنند .
بررسی یک نمونه عملی: روند کلی اکتشاف نفت
اکتشاف نفت یک فرآیند مرحلهای است که در آن فسیلها معمولاً در مراحل نهایی، نقش تأییدکننده و دقیقکننده را بازی میکنند. بر اساس یک ترتیب منطقی، مراحل اکتشاف به شرح زیر است :
- استفاده از تصاویر ماهوارهای و هوایی: برای شناسایی اولیۀ ساختارهای بزرگ زمینشناسی از فاصله دور.
- بررسی شواهد زمینشناسی سطحی: مانند مطالعهی سنگهای بیرونزده و ساختارهای منطقه در سطح زمین.
- مطالعات ژئوفیزیکی (مانند امواج لرزهای): برای تهیۀ تصویری سهبعدی از لایههای زیرزمینی.
- حفر چاه اکتشافی و مطالعۀ خردهسنگها و فسیلها: این مرحله، اصلیترین مرحلۀ استفاده از فسیلهاست. نمونههای حفاری جمعآوری و فسیلهای موجود در آنها (به ویژه میکروفسیلها) به دقت مطالعه میشوند تا سن لایهها، محیط تشکیل و پتانسیل هیدروکربوری آنها تأیید گردد.
این روند نشان میدهد که فسیلها اگرچه شاید آخرین سرنخ باشند، اما از دقیقترین و قطعیترین سرنخها برای تصمیمگیری نهایی دربارۀ وجود نفت در یک مکان محسوب میشوند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
خیر، این یک اشتباه رایج است. شرط اصلی برای تشکیل نفت، وجود حجم زیاد مواد آلی (باقیمانده جانداران) و دفن سریع آنها در شرایط خاص است. فسیل میتواند نشاندهندۀ حضور زندگی در گذشته باشد، اما همیشه به معنای وجود مقدار کافی مواد آلی برای تبدیل شدن به نفت نیست. فسیلها بیشتر بهعنوان تعیینکنندۀ سن و محیط عمل میکنند تا تضمینکنندۀ وجود نفت.
خیر. هرچند منشأ اصلی نفت و گاز، موجودات دریایی ریز مانند جلبک و پلانکتون است، اما فسیلهای دیگر نیز اطلاعات ارزشمندی میدهند. به عنوان مثال، فسیل گیاهان خشکیزی (هاگ و گرده) که به دریا ریخته و دفن شدهاند، در مطالعات پالینولوژی برای درک آبوهوا و محیط رسوبگذاری استفاده میشوند . این اطلاعات به زمینشناسان کمک میکند تا تصویر کاملتری از شرایط تشکیل سنگهای منشأ داشته باشند.
خیر. فسیلها کاربردهای علمی گستردهای دارند که از جمله آنها میتوان به اثبات جابهجایی قارهها، تعیین سن لایههای زمین و شناسایی آبوهوای گذشته کره زمین اشاره کرد . اکتشاف نفت و گاز یکی از مهمترین کاربردهای عملی و اقتصادی دانش فسیلشناسی است.
جمعبندی
فسیلها، بهویژه انواع میکروسکوپی آنها، بهعنوان آرشیو زندۀ تاریخ زمین و راهنمایان غیرقابل جایگزین در صنعت اکتشاف نفت و گاز عمل میکنند. آنها با تعیین دقیق سن لایههای سنگی، شناسایی محیط تشکیل آنها و کمک به ردیابی سازندهای مهم، ریسک حفاریهای پرهزینه را به شدت کاهش میدهند. در حقیقت، این بقایای به ظاهر کوچک و بیحرکت، زبان گویای زمین هستند که اسرار نهفته در اعماق آن را برای یافتن منابع انرژی، فاش میسازند.
پاورقی
۱سنگ منشأ (Source Rock): سنگهایی که مواد آلی در آنها به نفت و گاز تبدیل شدهاند.
۲فسیل شاخص (Index Fossil): فسیلهایی که گسترش زمانی کوتاه ولی گسترش جغرافیایی وسیعی دارند و برای تعیین سن سنگها بسیار مناسب هستند.
۳فرامینیفرها (Foraminifera یا Forams): گروهی از موجودات تکسلولی با پوستههای آهکی که فسیل آنها کاربرد وسیعی در زمینشناسی نفت دارد.
۴پالینولوژی (Palynology): علم مطالعهی هاگها، گردهها و سایر ریزمادۀ آلی فسیل شده.
۵سنگ مخزن (Reservoir Rock): سنگ متخلخلی که نفت و گاز در آن ذخیره شده و قابل استخراج است (مانند ماسهسنگ یا سنگ آهک).
