بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی شکستگی ها در اکتشاف و استخراج نفت و گاز بسیار حائظ اهمیت می باشند، عمده مخازن نفتی ایران، از نوع مخازن شکافدار بوده که در ارتباط با شکستگی ها می باشند، بنابراین تحلیل مکانیسم شکستگی ها در مخازن نفتی بسیار حائظ اهمیت می باشد. در این تحقیق ضمن بررسی انواع شکستگی ها، ارتباط بین شکستگی ها و مکانیسم های چین خوردگی مود تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در میدان هیدروکربنی تابناک که در کمربند چین خورده-تراست زاگرس واقع شده است در این تحقیق ضمن بررسی انواع چین خوردگی ها و گسل های تراستی موجود، مکانیسم چین خوردگی این تاقدیس از نوع خمشی-لغزشی تعیین گردید. بنابراین الگوی توزیع تنش و به تبع آن نوع شکستگی های حاصل از تنش وارده بر روی طبقات سطحی آن با طبقات پایین تر مشابه می باشد. به طوریکه با بهره گیری از این الگو می توان مدلی برای تعمیم شکستگی ها برای تاقدیس مخزنی مورد نظر ارائه داد.
.1 مقدمه
برای شکستگی از نقطه نظرات مختلف می توان تعاریف متفاوتی ارائه نمود [1, 2, 3, 4]، ولی از نقطه نظر ژئومکانیک محض، به سطحی که در آن نقص پیوستگی وجود دارد، شکستگی گویند. از آنجائیکه گسیختگی به فرآیندی مربوط می شود که منجر به از دست دادن پیوستگی یک ماده معین می شود، بنابراین یک شکستگی محصول گسیختگی است. یک شکست از منظر کلی تر، به عنوان ناپیوستگی تعریف می شود، چون لایه های سنگی را به قطعات یا بلوک هایی در امتداد ترک، شکاف، درزه یا هر پدیده ای مرتبط با آن، خرد می کند .[3]
استرنز و فریدمن1 دو دسته از شکستگی ها را شناسایی نمودند، یکی از آن که به طور ژنتیکی با چین خوردگی ها مرتبط می باشند و دیگری آن هایی که با ساختار های محلی در ارتباط هستند .[5] پرایس2 معتقد بود که علی رغم مشاهده درزه ها در تعدادی از رسوبات جدید، قبول این نکته که درزه های اولیه از عمل به هم فشردگی و دیاژنز در فرآیند رسوب گذاری ثانویه تشکیل می شود، دشوار می باشد.[6] کوک3 با مطالعاتی که بر روی رسوبات حوزه سیدنی انجام داد به این نتیجه رسید که درزه های شکل یافته اولیه در طی مراحل زمین شناسی می تواند پایدار بماند و از یک منظر می توان دو طبقه بندی برای شکستگی ها در نظر گرفت.[1]
یکی شکستگی های ساختاری که به چین خوردگی اولیه موجود در منطقه مرتبط می باشند و دیگری شکستگی های غیر ساختاری که شکستگی های ناپیوسته منحنی شکل یا بی شکلی را در بر می گیرند که جهت یابی خاصی در آن ها دیده نمی شود. در مکان هایی که پدیده های تکتونیکی به صورت کامل تحقق می یابند. می توان شکستگی های بزرگی را مشاهده نمود که بدان ها شکستگی های درشت - ابر شکستگی ها - 1 می گویند. در چنین حالتی درصورتیکه سنگ نرم بوده و تخلخل ریز دانه ای داشته باشد، شکستگی ها گستردگی کمتر و بازشدگی کوچکی را دارا خواهند بود، بنابراین بدان ها ریز شکستگی ها2 می گویند. در یک ساختار چین خورده، شکستگی ها نمی توانند تنها با یک تنش خاص و منفرد همراه باشند، بلکه با چندین تنش مختلف که در طی فرآیند چین خوردگی بوجود می آیند، همراه می باشند - شکل . - 1 یک نوع تقسیم بندی دیگری نیز برای شکستگی ها از منظر همراهی با چین خوردگی ها و چینه شناسی منطقه ارائه شده است .[7]
- شکستگی های طولی که در امتداد با محور چین می باشند.
- شکستگی های متقاطع که به صورت عمودی نسبت به محور چین واقع شده اند.
- شکستگی های قطری که در ارتباط با محور چین می باشند.
نتایج بررسی ها نشان می دهد که بیشترین مخازن شکافدار در سنگ های ترد و شکننده و دارای تخلخل اندک که تحت پدیده های مطلوب تکتونیکی قرار دارند، شکل می گیرند. در این حالت، شکستگی های شکل گرفته بسیار بزرگ و گسترده هستند و شکستگی های بزرگ3 نامیده می شوند. اگر سنگ شکنندگی کمتری داشته باشد و تخلخل بین دانه ای در آن بالا باشد، شکستگی ها گستردگی کمتر و بازشدگی کوچکتری داشته، لذا شکستگی های کوچک و یا درزه4 نامیده می شوند .[8] منشاء سیستم شکستگی از داده هایی نظیر شیب و امتداد شکستگی، فراوانی نسبی و ارتباط زاویه ای بین دسته شکستگی ها تشخیص داده می شود.
این داده ها از طریق اندازه گیری صحرایی و میدانی، مغزه ها - جهت دار و یا معمولی - ، نمودارهای تصویری چاه و یا سایر ابزارهای نمودارگیری به دست می آیند و به مدل های تجربی که ایجاد شکستگی ها را شبیه سازی می کنند، اعمال می شود. مدل های موجود برای سیستم شکستگی ها شامل مدل های با منشاء تکتونیکی و همچنین مدل های با منشاء دیاژنتیکی می باشد. تفسیر منشاء یک سیستم شکستگی شامل ترکیبی از مطالعات زمین شناسی و مکانیک سنگ می باشد. اینگونه فرض می شود که الگوهای شکستگی طبیعی، وضعیت محلی تنش را در زمان ایجاد شکستگی نشان می دهند. همچنین فرض می شود که شکستگی های سنگ های درونی زمین، از لحاظ کیفی، مشابه شکستگی هایی است که در سنگ های مشابه و در شرایط مشابه محیطی در آزمایشگاه ایجاد می شود. الگوهای شکستگی طبیعی با توجه به الگوهای شکستگی ایجاد شده در آزمایشگاه و بر حسب میادین تنش دیرین1 و توزیع کرنش در زمان ایجاد شکستگی تفسیر می شوند .[9]
طبقه بندی زمین شناسی شکستگی ها بیشتر بر اساس شدت فراگیری می باشد. به عنوان مثال، سیستم شکستگی های تکتونیکی مرتبط با چین خوردگی، فراگیر می باشند. زیرا یک نوع و جهت شکستگی را هم در عکس های هوایی از رخنمون ها، هم در نمونه های گرفته شده از رخنمون ها و هم در مقاطع نازک تهیه شده از مغزه ها می توان مشاهده نمود. از طرف دیگر، شکستگی های منطقه ای، غیر فراگیر هستند. زیرا آن ها را در همه اندازه ها نمی توان مشاهده نمود. در ادامه به انواع شکستگی های موجود در این طبقه بندی اشاره می شود.
الف - شکستگی های تکتونیکی - بر اثر نیروهای سطحی - منشاء این شکستگی ها می تواند مرتبط و یا همراه با یک پدیده تکتونیکی باشد. این شکستگی ها بر اثر اعمال نیروهای سطحی ایجاد می شوند که به دو دسته تقسیم می شوند:
سیستم شکستگی مرتبط با گسل، صفحات گسل، صفحاتی با حرکت برشی هستند. اکثر شکستگی هایی که در مجاورت گسل ها گسترش می یابند، شامل شکستگی های برشی موازی گسل، شکستگی های برشی توام با گسل2 و شکستگی های توسعه ای که زاویه حاده بین این دو گروه شکستگی برشی را قطع می کنند، می باشد - شکل . - 1 به نظر می رسد شدت شکستگی های ناشی از ایجاد گسل تابعی از عواملی همچون زمین شناسی، فاصله از صفحه گسل، میزان جابجایی در راستای گسل، کرنش کلی در توده سنگ و عمق تدفین باشد. میزان تاثیر هرکدام از این پارامترها از یک گسل به گسل دیگر متفاوت است.
ب - شکستگی های منطقه ای - بر اثر نیروهای درونی و سطحی - این گروه از شکستگی ها در مناطق وسیعی از پوسته زمین گسترش یافته اند. جهت این دسته از شکستگی ها تغییر چندانی ندارد و همیشه بر سطوح اصلی لایه بندی عمود هستند. تفاوت این گروه از شکستگی ها با شکستگی های تکتونیکی این است که این گروه از شکستگی ها در هندسه ساده و یکنواختی توسعه می یابند.
ج - شکستگی های انقباضی - بر اثر نیروهای درونی - این گروه شامل مجموعه ای از شکستگی های کششی و توسعه ای است که با یک کاهش کلی در حجم سنگ همراه است. این شکستگی ها حاصل یکی از فرآیندهای زیر می باشند:
-1 خشک شدگی، -2 همگرفت، -3 تغییرات دمایی و -4 تغییرات فازی کانی ها. شکستگی های حاصل از خشک شدگی، این سیستم شکستگی در اثر از دست دادن آب در نتیجه خشک شدن لایه ایجاد می شود. این نوع شکستگی ها بیشتر در سنگ های غنی از رس ایجاد می شود و در بازسازی محیط های رسوبی اهمیت زیادی دارد. اما به خاطر اینکه این نوع شکستگی ها به سطوح ناپیوستگی محدود می شوند، در تولید هیدروکربن نقش چندانی ندارند.
