مقدمه

سازندهای گروه بنگستان( از کرتاسه زیرین تا کرتاسه بالایی) در رشته کوههای زاگرس به علت داشتن پتانسیل های هیدروکربوری بالا از نظر اقتصادی اهمیت مطالعاتی زیادی دارند. در این بین سازند آهکی سروک( کرتاسه میانی) به عنوان یک واحد سنگ چینه ای ضخیم( 820 متر در برش نمونه) در نقش سنگ مخزن از اهمیت ویژه ای برخوردار است( مطیعی، 1372). به دلیل اهمیت فرایندهای دیاژنتیکی در مخازن کربناته، در این تحقیق سعی گردیده ارتباط بین این فراینده و خصوصیات پتروفیزیکی سازند سروک در میدان گازی تنگ بیجار مورد بررسی قرار گیرد.

کیفیت مخزنی یک سازند علاوه بر شرایط اولیه رسوبگذاری به تغییرات بعد از رسوبگذاری و فرایندهای دیاژنتیکی نیز بستگی دارد. رسوبات کربناته عهد حاضر دارای حدود 60 درصد تخلخل می باشند، ولی سنگهای کربناته که تشکیل دهنده مخازن نفت و گاز می باشند معمولا تخلخلی بین 8 تا 10 درصد دارند( Murray, 1960 ). این تغییر نشان دهنده تاثیر فرایندها ی دیاژنزی بر روی سنگ های کربناته در محیط های دیاژنزی می باشد( Wilson, 1980 ). بر خلاف سنگ های تخریبی که بافت اولیه در ایجاد تخلخل اهمیت دارد، در سنگ های کربناته دیاژنز در ایجاد یا از یبن بردن تخلخل نقش عمده ای دارد     (  Moore, 2001 ). انواع فرایندهای دیاژنتیکی عبارتند از: سیمانی شدن، نئومورفیسم، انحلال، جانشینی، دولومیتی شدن، انحلال فشاری و تشکیل استیلولیت، فرایندهای زیستی، پرشدن رگه ای و ... . این فرایندها توسط شرایط محیطی از قبیل شیمی سیالات درون منفذی و نرخ جریان سیال، درجه حرارت، ترکیب کانی شناسی رسوب، تغییرات سطح دریا، بالا آمدگی و تاریخچه تدفین رسوب و آب و هوا کنترل می شوند( Tucker and Wright, 1990 ).

موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه

   تاقديس تنگ بيجار در بخش جنوب غربى حوضه لرستان در محدوده استان ايلام و در فاصله کمتر از 10 کيلومترى نوار مرزى ايران و عراق قرار دارد. اين ميدان در فاصله حدود 140 کيلومترى جنوب غربى شهرستان کرمانشاه،50 کيلومترى جنوب غربى نفت شهر، 45 کيلومترى جنوب شهرستان گيلانغرب و به فاصله حدود 50 کيلومترى شهرستان ايلام واقع گرديده است. تاقدیس تنگ بيجار در محدوده شمال غرب سلسله جبال زاگرس در حوضه رسوبى لرستان قرار دارد. سازندهاى گروه بنگستان در اين تاقديس از پايين به طرف بالا شامل سروک، سورگاه و ايلام است که سازند سروک مستقيما بر روى سازند گرو قرار مى گيرد. موقعیت جغرافیایی مقاطع مورد بررسی( چاههای شماره 6 و شماره 7 میدان گازی تنگ بیجار) در شکل الف نشان داده شده است.

روش کار

در این مطالعه ابتدا حدود 500 مقطع نازک حاصل از مغزه و خرده های حفاری از سازند سروک در چاههای شماره 6 شماره 7 میدان گازی تنگ بیجار که ضخامت سازند سروک در این چاهه به ترتیب 456 و 375 متر می باشد مورد مطالعه قرار گرفت. مقاطع حاصل از مغزه توسط آلیزارین قرمز برای تشخیص کلسیت از دولومیت و آهندار بودن یا نبودن آنها با روش پیشنهادی میلر( Miller, 1988 ) رنگ آمیزی شدند.. تشخیص انواع دولومیت ها با توجه به شکل و اندازه بلورهای تشکیل دهنده و بر اساس سیبلی و گرگ( Sibley and Gregg , 1987 ) انجام گردیده است. پس از شناسایی فرایندهای دیاژنتیکی موجود در مقاطع نازک میکروسکوپی و تعیین درصد و فراوانی هریک از این فرایندها، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از آنالیز مغزه ها و بررسی لاگهای پتروفیزیکی از قبیل لاگ نوترون، اشعه گاما، چگالی و سونیک مقایسه گردید و تاثیر فرایندهای دیاژنتیکی بر خصوصیات مخزنی توصیف گردید.

بحث و بررسی داده ها

مطالعات میکروسکوپی مقاطع موجود منجر به شناسایی فرایندهای دیاژنتیک شامل سیمانی شدن، دولومیتی شدن، انحلال، تراکم، نئومورفیسم، شکستگی ها و پرشدن این شکستگی ها توسط سیمان، انحلال شیمیایی و استیلولیتی شدن، فرایندهای زیستی و جانشینی توسط کانی های آهندار، سیلیس، فسفات و گلوکونیت گردید. در این میان انحلال، دولومیتی شدن و سیمانی شدن تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی خواص مخزنی سازند سروک داشته است( شکل ب نمونه هایی از فرایندهای مذکور را نشان می دهد).

انحلال:سازند سروک به دلیل ماهیت لیتولوژیکیخود به شدت تحت تاثیر فرایند انحلال قرار گرفته و به نظر می رسد تخلخل عمده سازند از این طریق به وجود آمده باشد. شرایط انجام این عمل PH اسیدی، فشار بالای CO2 ، دمای پایین و فشار هیدروستاتیک بالا می باشد. اما به نظر می رسد عامل موثر در انحلال ذرات رسوبی و زمینه، ترکیب آنها باشد و زمانی انجام می شود که سیالات منفذی از نظر ترکیب نسبت به کانی های اطراف خود تحت اشباع باشند. این فرایند انواع تخلخل های قالبی، بین دانه ای، حفره ای و کانالی را ایجاد کرده است. در این میان تخلخل های بین دانه ای، حفره ای بزرگ و کانالی در میزان نفوذپذیری تاثیر قابل ملاحظه ای دارند. تخلخل های حفره ای کوچک و قالبی نیز در صورتی که به یکدیگر مرتبط باشند تخلخل مفید محسوب می شوند. البته در برخی موارد این تخلخل ها توسط انواع سیمان های کلسیت هم بعد و صفحه ای پر شده اند.

سیمانی شدن: تشکیل سیمان در سنگ های آهکی هنگامی صورت می گیرد که مایعات بین ذره ای از نظر کربنات کلسیم محلول به درجه فوق اشباع برسند. سیمانی شدن ممکن است باعث کاهش تخلخل و یا مانع از پیشرفت تراکم گردد( Kaufman et.al., 1988 ). انواع سیمان های موجود در مقاطع مورد مطالعه شامل سیمان دروزی، رگه ای، صفحه ای، کلسیت هم بعد و تیغه ای می باشند. تنوع سیمان در چاه شماره 6 نسبت به چاه شماره 7 بیشتر بوده، بطوریکه علیرغم وجود شکستگی های فراوان در بخش های قاعده ای در چاه شماره 6، تخلخل سازند در این بخش ها به علت پر شدن این شکستگی ها توسط سیمان کاهش یافته است.

دولومیتی شدن: یکی از مهمترین و متداولترین نوع جابجایی در سنگ های آهکی جایگزینی کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم و تشکیل دولومیت است. این فرایند معمولا باعث افزایش تخلخل و تراوایی مخازن کربناته می شود. بلورهای دولومیت به صورت شکل دار، نیمه شکل دار و بی شکل دیده      می شوند که بلورهای شکل دار باعث افزایش بیشتر تخلخل و تراوایی مخزن نسبت به بلورهای نیمه شکل دار و بی شکل می شوند( Gregg  and Sibley, 1984 ). دولومیتی شدن در نمونه های مورد مطالعه سازند سروک هم به صورت انتخابی در اجزا اسکلتی به ویژه فرامینیفرها و اکینودرم ها و هم در زمینه میکرایتی اتفاق افتاده است. پوسته این اجزا اسکلتی از کلسیت با منیزیم بالا تشکیل شده است که نسبت به کلسیت کم منیزیم سریعتر تحت تاثیر دولومیتی شدن قرار می گیرد                    ( Tucker, 2001 ). همچنین حضور دولومیت ها در استیلولیت ها قابل توجه است. این استیلولیت ها به موازات سطوح لایه بندی بوده و در حاشیه و داخل آنها بلورهای شکل دار دولومیت تشکیل شده اند که از ویژگی های دیاژنز تدفینی می باشند( Morrow, 1982 ). افزایش فرایند دولومیتی شدن پیک هایی را بر روی نمودارهای تخلخل نشان می دهد، بطوریکه در اعماق میانی سازند سروک در چاه شماره 6 پیک های ناشی از افزایش تخلخل در نمودارها در اثر فرایند دولومیتی شدن ایجاد شده است.

همراه با تغییر میزان هریک از فرایندهای مذکور، مقادیر لاگها نیز تغییر کرده است. در مناطقی که لاگها افزایش در میزان تخلخل نشان می دهند، مقاطع نازک نیز این تخلخل را نشان می دهند که ناشی از فرایندهایی از قبیل انحلال، دولومیتی شدن و گاهی شکستگی می باشد. همچنین نتایج مقادیر تخلخل های حاصل از آنالیز تعدادی از مغزه ها با تخلخل های حاصل از داده های چاه پیمایی در اعماق مربوط به این مغزه ها مقایسه گردید( نمودار 1). این مقادیر تا حدودی به یکدیگر نزدیک می باشد، ولی پراکندگی هایی نیز در برخی موارد مشاهده می شود. بررسی مقاطع سنگی حاصل از این مغزه ها    ( مغزه های تحت آنالیز) نشان داد که کمتر بودن تخلخل حاصل از نمودارهای چاه پیمایی نسبت به تخلخل حاصل از آنالیز مغزه ها، پرشدن این تخلخل ها توسط هیدروکربن می باشد( به علت تفاوت شرایط اندازه گیری). هیدروکربن ها گاهی تخلخل های حفره ای و شکستگی ها را اشغال کرده اند و باعث کاهش میزان تخلخل قرائت شده توسط لاگها( مثل لاگ سونیک) شده است.

میزان و نوع تخلخل بر روی تراوایی و نفوذپذیری سازند تاثیر مستقیم دارد. به این ترتیب که با افزایش تخلخل مفید، نفوذپذیری نیز افزایش می یابد. برای نمونه مقادیر تخلخل در مقابل نفوذپذیری سازند سروک با استفاده از داده های حاصل از آنالیز مغزه در چاه شماره 6 در نمودار 2 ترسیم شده است. همانطور که در نمودار مزبور مشاهده می شود در برخی موارد افزایش تخلخل تاثیری در میزان نفوذ پذیری ندارد. مطالعه مقاطع نازک میکروسکوپی نشان میدهد که افزایش تخلخل در این مناطق مربوط به تخلخل های حفره ای کوچک، غالبی و درون دانه ای می باشد. این تخلخل ها به علت نداشتن ارتباط کافی با یکدیگر، تاثیری در میزان نفوذپذیری ندارند. همچنین نقاطی که در آن افزایش تخلخل همراه با افزایش نفوذپذیری است عمدتا مربوط به گسترش تخلخل های حفره ای بزرگ، کانالی و شکستگی ها است. بدین ترتیب می توان گفت که میزان نفوذپذیری علاوه بر میزان تخلخل، به نوع خلل و فرج موجود و نوع ارتباط آنها با یکدیگر نیز بستگی دارد.

کیفیت مخزنی یک سازند به سنگ شناسی آن نیز بستگی دارد( Asquith, 1982 ). همانطور که لاگها (گاما، سونيک، چگالى و نوترون) و ستون‌هاى لیتولوژیکی چاههاى مورد مطالعه نشان مى‌دهند    ( شکل ج)، خواص مخزنى و پتروفيزيکى سازند سروک از چاه 6 تنگ بيجار به سمت چاه 7 تنگ بيجار تغيير مى‌کنند. مطالعة مغزه‌ها و خرده‌هاى حفارى نشان می دهد که مهمترين عامل براى بهتر شدن کيفيت مخزنى کاهش حجم شيل و افزايش تخلخل همراه با تغييرات سنگ شناسى است. بررسى‌هاى ميکروسکوپى مغزه‌ها و خرده‌هاى حفارى از چاه‌ شماره 7 نشانگر تغييرات تدريجى سنگ آهک مخزن از قاعده به طرف راس سازند از مادستون / وکستون به پکستون و پکستون / وکستون و در نهايت وکستون مى‌باشد. اين تغيير سنگ شناسى در چاه شماره 6 نيز ديده مى‌شود، با اين تفاوت که در چاه شماره 6 تغيير از پکستون / گرينستون به پکستون/ وکستون و وکستون/ مادستون و در نهايت وکستون از قاعده به طرف راس سازند صورت گرفته است. لازم به ذکر است که سازند سروک در چاههای مورد مطالعه از نظر سنگ شناسی اختلافات قابل توجهی نشان نمی دهد. تفاوت های موجود در خصوص شرایط مخزنی میدان گازی تنگ بیجار از برخی تفاوت های بافتی حاصل از شرایط رسوبگذاری و تغییرات دیاژنزی بعد از آن ناشی می شوند(North,1990) .

همانطور که در لاگهاى (نمودارهاى چاه پيمايى) تخلخل و اشباع هيدروکربور که براى تطابق فواصل مختلف استفاده شده، ديده مى‌شود شرايط رسوبگذارى بخش ميانى سازند به طرف بالا در مقايسه با ابتداى آن بصورت تدريجى بهتر شده و در تطابق لاگها بخوبى قابل تشخيص است. مطالعات سنگ‌شناسى نشان مى‌دهد که در اين بخش، (بخش‌هاى ميانى) در چاه شماره 7 بیشتر از آهکهاى پکستونى/ وکستونى تشکيل شده‌اند، در صورتى که در چاه شماره 6 اعماق ميانى چاه درصدى نيز پکستون/ گرينستون دارد. بخش‌ پايينى سازند سروک تخلخل ضعيف دارد و منافذ سنگ ریزتر( عمدتاً تخلخل قالبى هستند) و به سمت بالا تخلخل بهتر و از منافذ درشت تر( که عمدتاً حفره‌اى، کانالى و تخلخل حاصل از شکستگى هستند)، تشکيل شده است. در بخش‌هاى پايينى سازند سروک پديدة دولوميتى شدن بصورت محلى با گسترش خيلى کم مشاهده می شود که تأثيرى بر روى افزايش تخلخل ندارد. اما در بخش‌هاى ميانى سازند سروک مخصوصا در چاه شماره 6 دولوميتى شدن تا حدودى گسترده است و اين پديده يکى از عوامل ايجاد تخلخل در اين بخش‌ها به شمار می آید.

روند تغييرات متوسط اشباع شدگی سنگ از هيدروکربن در جهت تغييرات متوسط تخلخل در دو چاه مورد مطالعه مى‌باشد. بدين معنى که در اعماقى که تخلخل بهتر و حجم شيل کمتر است، درصد اشباع هيدروکربن نسبت به اشباع آب بيشتر است. لازم به ذکر است که در این میدان هیدروکربور موجود از نوع گاز می باشد و اشباع شدگی های کم هم از همین مساله ناشی می شود. 

افزايش اشباع هيدروکربور به همراه افزايش تخلخل، اين نکته را نشان مى‌دهد که: با افزايش تخلخل و بزرگتر شدن منافذ سنگى در حضور سيالات آب و هيدروکربن، اين هيدروکربن مى‌باشد که با کاهش فشار مویين منافذ در آنها جايگزين مى‌شود (Mazzullo,1992). البته اين نکته را بايد خاطر نشان کرد که چون ميزان شيل در اينجا( چاههای مورد مطالعه) کم است، تأثير چندانى بر روى ديگر پارامترها ندارد. لذا علاوه بر افزايش درصد تخلخل، پارامترهای دیگری در اشباع هيدروکربور موثر هستند که از جمله آن شايد بتوان به نوع تخلخل که تابع تغيير نوع آهک است و يا پراکندگى شکستگى‌ها و ريز تخلخل‌ها و يا وجود و تشکيل بلورهاى دولوميت ثانويه اشاره کرد(Allen & winggins, 1993). در بخش‌هايى از قاعدة سازند سروک در چاه شمارة 6، میزان تخلخل و حجم شيل و همچنين میزان اشباع هيدروکربور خيلى کم مى‌شود. مطالعة مغزه‌ها، سنگ‌شناسى اين بخش را پکستون / گرينستون نشان مى‌دهد که سیمان شدگی بالا و تراکم و فشردگى سبب کاهش تخلخل در اين قسمت شده است. در چاه شمارة 7 نيز قاعدة سروک داراى تخلخل خيلى کم است. در اينجا بر خلاف چاه 6 حجم شيل بيشتر است که علت آن نوع رخسارة موجود ( مادستون / وکستون) مى‌باشد. در هر دو چاه، به طرف بالا با گسترش رخساره وکستونی و پکستونی تخلخل نیز افزایش می یابد. بدين ترتيب مى‌توان تغيیرات             سنگ شناسى را عامل مؤثرى در تغيیرات ميزان تخلخل به حساب آورد.

شکل ب:تصاویر فرایندهای دیاژنتیکی موجود در مقاطع بررسی شده سازند سروک: 1) پرشدن تخلخل توسط سیمان های صفحه ای و تیغه ای. 2) تخلخل قالبی در یک بایوکلاست. 3) تخلخل حفره ای پر شده توسط هیدوکربن. 4و 5) تخلخل های کانالی و شکستگی. 6) بلورهای دولومیت نیمه شکل دار تا بی شکل. 7) رمبوئدرهای شکل دار دولومیت. 8) تشکیل بلورهای دولومیت در امتداد استیلولیت ها.

نتیجه گیری

در بررسی های میکروسکوپی انجام گرفته بر روی مقاطع نازک حاصل از مغزه ها و خرده های حفاری از سازند سروک در چاههای شماره 6 و شماره 7 میدان گازی تنگ بیجار فرایندهای دیاژنتیکی از قبیل سیمانی شدن، دولومیتی شدن، انحلال، تراکم، نئومورفیسم، شکستگی ها و پرشدن این شکستگی ها توسط سیمان، انحلال شیمیایی و استیلولیتی شدن، فرایندهای زیستی و جانشینی توسط کانی های آهندار، سیلیس، فسفات و گلوکونیت شناسایی گردید. مطالعات پتروفیزیکی با استفاده از نمودارهای چاه پیمایی در کنار مطالعات میکروسکوپی نشان داد که فرایندها ی دیاژنتیکی سیمانی شدن، انحلال و دولومیتی شدن کیفیت مخزنی سازند سروک را به میزان قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار داده اند. بر این اساس می توان گفت که علت ایجاد کیفیت مخزنی بالا در بزخی اعماق تخلخل های کانالی بزرگ، شکستگی ها و دولومیتی شدن می باشد. علاوه بر فرایندهای دیاژنتیکی، تغییرات سنگ شناسی، خصوصا افزایش کاهش میزان رس، نیز در تغییرات میزان تخلخل موثر هستند. همچنین در چاههای مورد مطالعه روند تغییرات متوسط اشباع شدگی سنگ از هیدروکربن در مقابل اشباع شدگی از آب، در جهت تغییرات متوسط تخلخل می باشد. به طور کلی با توجه به اطلاعات نمودارهای چاه پیمایی و بررسی مغزه ها و خرده ای حفاری می توان گفت که شرایط رسوبگذاری و تاثیر عوامل دیاژنتیکی بعدی برای ایجاد بخش های مخزنی در اعماق میانی به طرف بالا در مقایسه با بخش های ابتدایی در دو چاه مورد مطالعه بصورت تدریجی بهتر شده است.  

منابع وماخذ

-         مطيعى، همايون (1372)، چينه شناسى زاگرس، طرح تدوين کتاب زمين‌شناسى ايران، سازمان زمين‌شناسى کشور، 536 صفحه.

- Allen, J.R. & Wiggins. W.D. , (1993):"Dolomite Resorvoirs, Geochemical Technique for Evaluating Origin and Distribution" , AAPG, Tulsa, 129 p.

- Asquith, G.B., (1982): Basic well log analysis for geologist. AAPG, p.217.

- Gregg, J.M., Sibley, D.F., (1984): Epigenetic dolomitization the origin of exenotopic dolomite texture, Journal of Sedimentary petrology . 54.907-931.

-  Sibley , D.F.& Gregg. J.M.,(1987): Calssification of Dolomite Rock Texture.

- Tucker.M.E. & Wright, V.P.,(1990); Carbonate Sedimentology. Blackwell Scientific publications, Oxford, 482 pp.

- Tucker, M.E.,(2001): Sedimentary Petrology: An introduction to the origin of Sedimentary Rocks, Blackwell,262p.

-  North, F.K (1990): Petroleum Geology- Unwin- Hyman. London.607 pp.

- Morrow, D.W.,(1982): Diagenesis II. Dolomite- Part II; dolomitization models and ancient dolostones: Geosci.Canada , V. 9, p.65-107.

- Moore, C.H., (2001): Carbonate Reservoirs porosity evolution and diagenesis in a sequence stratigraphic framework. Elsevier, Amsterdam, 444PP.

- Miller,J. ,(1988): Cathodoluminescence microscopy. In: Thchniques in Sedimentology (Ed.by M.E.Tucker). pp. 174-190. Blackwells. Oxford.

- Mazzullo, S.J.,(1992):Geochemical and neomorphic alteration of dolomite: a review: Carbonates and Eva porites , P.21-37.

- Kaufman, J., Cander, H.S., Daniels, L.D., & Meyers, W.J.,(1988): Calcite cement stratigraphy and cementation history of the Burlington- Keokuk Formation (Mississippian) , Illinois and Missouri. Jour. Sed. Petrology, V.58, P.3112-326.

- Murray, R.C.,(1980): Origin of porosity in carbonate rocks.Jour.Petrol.,V.30, P-84.

- Wilson, J.l.,( 1980): A review of carbonate reservoirs, Canada Society of Petrol. Geol, Published in facts and principles of world petroleum occurrence. A.D.Mail, editor, CSPG, Memoir No.G.,P.95- 115.