بخشی از مقاله
ارزیابی ژئوشیمیایی چشمه های نفتی نوروش کندی و قیر دره در ناحیه مغان، شمال غرب ایران
چکیده:
در این مطالعه تعداد 2 نمونه چشمه نفتی به نامهای نوروش کندی و قیردره در ناحیه مغان مورد آنالیزهای کروماتوگرافی گازی (GC)، کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS) و ایزوتوپ کربن-13 قرار گرفتند. با توجه به اینکه ناحیه مغان به عنوان یکی از اهداف اکتشافی در آینده به شمار می آید، مطالعه این دو چشمه نفتی تراوش یافته به سطح زمین می تواند دیدگاه خوبی را از لحاظ وضعیت سنگ منشاء در ناحیه فوق ارائه دهد. بر اساس این مطالعه مشخص گردید تمامی نفت چشمه های نفتی نوروش کندی و قیر دره در محدوده نفتهای پارافینی - نفتنی((Paraffinic –Naphthenic oils قرار گرفته با این تفاوت که نفت چشمه نفتی قیر دره تمایلی را به سمت نفتهای پارافینی از خود نشان می دهد. نفت چشمه های نفتی نوروش کندی و قیر دره از سنگ منشائی دریایی کربناته - مارنی مشتق شده اند، بطوریکه تأثیر کربناتها در تشکیل نفتهای دو مخزن از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است .در کل بر اساس نتایج بیومارکری می توان لیتولوژی کربناته شیلی (Argillaceous Carbonate) را برای سنگ منشاء دو نفت مذکور نسبت داد. عدم حضور مقادیر نسبی الئینان برای نفتهای دو چشمه، سنگ منشائی قدیمیتر از کرتاسه بالایی را برای خود نشان می دهند. همچنین پارامترهای بیومارکری نشان دادند که بلوغ در نفت نوروش کندی نسبت به نفت قیر دره اندکی بیشتر می باشد.
واژه های کلیدی: ناحیه مغان، آنالیزهای ژئوشیمیایی، بیومارکر، ایزوتوپ کربن، سنگ منشاء، چشمه نفتی
مقدمه :
استفاده از آنالیزهای ژئوشیمیایی تکمیلی بر روی نفتها می تواند سبب تشخیص نوع پراکندگی آلکانهای نرمال و بیومارکرها گردد که در نهایت می توان با کمک بیومارکرهای تشخیص داده شده به ویژگیهای مهم هیدروکربور از قبیل نوع لیتولوژی سنگ منشاء، سن سنگ منشاء، نوع محیط رسوبگذاری سنگ منشاء و وضعیت پختگی در نفتها پی برد .(Miller, 1995) در این مطالعه به منظور بررسی وضعیت سنگ های منشاء در ناحیه با توجه به عدم وجود هیدروکربور در چاه های حفاری شده قدیمی در ناحیه مغان از تعداد 2 نمونه چشمه نفتی واقع در شمال غرب ایران و در شمال استان اردبیل (منطقه خروسلو) با مشخصات ذیل نمونه برداری انجام پذیرفت:
-1 چشمه نفتی قیر دره (قیر لو) که در جنوب شهر مرزی بیله سوار واقع شده و تراوشات نفتی آن به علت از دست دادن ترکیبات سبک بصورت ترکیبات قیری مشاهده می گردد.
-2 چشمه نفتی نوروش کندی واقع در جنوب شهر مرزی پارس آباد که تراوشات نفتی بصورت مایع در داخل چاله ای می باشد.
در این مطالعه به منظور ارزیابی ژئوشیمیایی نفت چشمه های نفتی مورد مطالعه از آنالیزهای کروماتوگرافی گازی (GC)، کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی (GC-MS) و ایزوتوپ کربن 13- اسـتفاده گردیـد. لازم به ذکر است نحوه انتخاب نمونهها و روشهای مورد استفاده در روش کار بحث خواهد شد.
روش کار:
به منظور بررسی دقیق ویژگیهای نفت چشمه های نفتی مورد مطالعه تعداد 1 نمونه از هر چشمه نفتی انتخاب گردید (شکل .(1
جهت انجام این مطالعه، نفتهای هر دو چشمه نفتی پس از انجام عمل تفریق (fractionation) و جدایش اجزای هیدروکربوری (اشباع، آروماتیک، رزین و آسفالتن) مورد آنالیزهای کروماتوگرافی گازی ـ طیفسنجی جرمی (GC-MS) و ایزوتوپی (IRMS) قرار گرفتند. در این مبحث مشخصات دستگاههای آنالیزکننده به شرح ذیل بیان می گردد:
- کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography)
دستگاه کروماتوگراف گازی مورد استفاده در این مطالعه ساخت شرکت Vinci Technologies مـدل 2010 بوده کـه شناسـایی پیکهـا توسـط آشـکارگر (Flame ionization Detector) FID انجـام گرفتـه اسـت. سـتون موئینهای (capillary column) به طول 25 متر و با قطر داخلی 0/22 میلیمتر با لایهای بعنوان فـاز ثابـت کـه بصورت پوششی به ضخامت 0/25 میکرومتر در آن تعبیه شده اسـت. دمـای اولیـه (initial temperature)، 50 درجه سانتیگراد و دمای نهایی (final temperature) آن 320 درجه سانتیگراد بوده که با افزایش دما در آن بـه ازای هر دقیقه، 5 درجه سانتیگراد تنظیم شده است. دمـا در injector و detector، نیـز 300 درجـه سـانتیگراد است. گاز حامل (carrier gas) هلیم بوده و از هوای فشرده و گاز هیدروژن جهت شعله آشکارگر (FID) استفاده شده است.
- طیف سنجی جرمی ـ کروماتوگرافیگازی (Gas Chromatography-Mass Spectrometry)
دستگاه GC-MS استفاده شده در این مطالعه از کروماتوگرافی گازی Agilent 6890 به همراه طیف سنجیجرمی مدل Agilent 5973 با آشکارگر انتخابی جرمی (Mass Selective Detector, MSD) تشکیل شده است. ستون مورد استفاده در آن از نوع J&W DB-1 با طول 60 متر، قطر 0/2 میلی متر و ضخامت فیلم 0/2 میکرومتر می باشد. گاز هیدروژن (H2) به عنوان گاز حامل عمل نموده که با نرخ ثابت جریان 0/8 میلی لیتر در دقیقه تنظیم شده است. برنامه دمایی GC طوری تنظیم شده است که دمای ابتدایی را به ازای هر 3/5 درجه سانتیگراد در دقیقه از 80oC به 320oC برساند. آشکارگر انتخابی جرمی (MSD) از نوع نمایشگر یونی انتخابی (Selected Ion Monitoring, SIM) بوده که با قدرت 70 الکتروولت (ev) تنظیم شده است. جهت محاسبه پارامترهای بیومارکری در این مطالعه از سطح زیر پیکها (peak area) استفاده گردید. امروزه استفاده از GC-MS به عنوان یک ابزار قوی در شناخت بیومارکرها به حساب آمده که میتوان به کمک آنها اطلاعات بسیار ارزشمندی را بدست آورد.
- طیف سنجی جرمی نسبت ایزوتوپی (Isotope Ratio Mass Spectrometry)
جهت انجام آنالیزهای ایزوتوپی کربن بر روی نفت خام از دستگاه EA-IRMS
(Elemental Analyser Isotope Ratio Mass Spectrometry) استفاده گردید. آنالیز ایزوتوپی کربن هر نمونه نفتی، بر روی نفت خام (whole oil) انجام پذیرفت. Humble واقع در کشور کلیه آنالیزهای فوق در این مطالعه بر روی نمونهها، در آزمایشگاه Europe انگلستان انجام گرفت.
شکل -1 تصاویری از چگونگی تراوش چشمه های نفتی قیر دره (الف) و نوروش کندی (ب) در سطح زمین.
زمین شناسی منطقه:
ناحیه مغان در حاشیه فروافتادگی کورا -ارس و شمال بلندای اهر -مشکین شهر واقع شده است. این محدوده کوهزایی به عنوان بخشی از کمربند کوهزایی آلپ- هیمالیا شامل کوههای طالش با روند خاوری- باختری درجنوب و کوههای قفقاز کوچک با روند شمال باختر- جنوب خاور در جنوب باختری می باشد (نبوی، .(1355
چشمه نفتی قیر دره در یال جنوبی تاقدیس قیر دره واقع شده است (شکل .(2 نفت از توالی های رسوبی پلیوسن بالایی تراوش کرده که در اطراف آن به صورت قیر قابل مشاهده می باشد. چشمه نفتی نوروش کندی از بخش پوشیده (Coverd) سازند زیوه در یال شمالی تاقدیس دیگداش جریان دارد (شکل .(2 سازند زیوه (زیور) با میانگین ضخامتی حدود 4000 متر معادل با سری مایکوپ (Majkop series) در ناحیه طالش روسیه است.
بحث:
با توجه به اینکه اطلاعات بدست آمده از بیومارکرها و ایزوتوپها می توانند به عنوان مکمل یکدیگر عمل نمایند و همچنین از آنجائیکه هدف از تفسیر آنها تعیین ویژگیهای ژئوشیمیایی چشمه های نفتی می باشد، لذا در این مطالعه با استفاده از پارامترهای بدست آمده بسیار متنوع، ویژگیهای زیر مشخص می گردند:
-1 تعیین ترکیب شیمیایی نفت چشمه های نفتی نوروش کندی و قیر دره
جهت تعیین نوع نفتهای مورد مطالعه از دیاگرام مثلثی تیسوت و ولته بر اساس درصد سه جزء اشباع (saturate)، آروماتیک (aromatic) و قطبی (Polar) استفاده گردید .(Tissot and Welte, 1984) همـانطور کـه در شـکل 3 مشاهده می گردد، تمامی نفتهای مورد مطالعه در محدوده نفتهای پارافینی- نفتنـی (Paraffinic –Naphthenic oils) قرار گرفته با این تفاوت که نفت چشـمه نفتـی قیـر دره تمـایلی را بـه سـمت نفتهای پارافینی از خود نشان می دهد.
شکل -2 موقعیت تاقدیس های دیگداش و قیر دره در ناحیه مغان، محل چشمه های نفتی بر روی تاقدیس ها مشخص شده است (مبشری، .(1389
شکل -3 دیاگرام مثلثی ترسیم شده جهت تعیین ترکیب شیمیایی نفت چشمه های نفتی نوروش کندی.
-2 تعیین شرایط محیط رسوبگذاری سنگهای منشاء تشکیلدهنده نفت چشمه های نفتی نوروش کندی و قیر دره استفاده از دیاگرام ستارهای (star diagram) جهت تشخیص متفاوت بودن منشاء یا یکی بودن آن (Kaufman et al., 1990) در نفتهای مورد مطالعه، نشان داد که مقادیر نسبت آلکانهای نرمال با همپوشانی بسیار واضح (شکل (4، سنگ منشاء واحدی را معرفی میکنند که از آن مشتق شدهاند. مقادیر بدست آمده از نسبت پریستان به فیتان (Pr/Ph) برای نفتهای دو چشمه نفتی (کمتر از یک)، حاکی از حکمفرمایی شرایط احیایی در زمان نهشتگی سنگهای منشاء تشکیل دهنده نفت آنها دارد .(Powell and McKirdy, 1973)
همچنین مقادیر کم نسبت قارهای به دریایی (Terrigenous/Aquatic Ratios, TARs) بدست آمده از کروماتوگرامهای گازی (Bourbonniere and Meyers, 1996) و حضور ترپانهای سهحلقهای (tricyclic terpanes) همگی نشاندهنده تشکیل سنگ منشاء در یک محیط دریایی میباشد.
نمـودار تغییـرات مقـادیر Pr/nC17 در برابـر (Connan & Cassou, 1980) Ph/nC18 جهـت تفسـیر محـیط رسوبگذاری سنگ منشاء تشکیل دهنده نفت دو چشمه نفتی نشـاندهنده تشـکیل آنهـا در یـک محـیط نسـبتاً احیایی دریایی بوده که به احتمال قوی از ماده آلی جلبکی (کروژن نوع (II مشتق شده است (شکل .(5
شکل -4 دیاگرام ستاره ای ترسیم شده برای نفتهای مورد مطالعه با استفاده از نتایج حاصل از کروماتوگرافی گازی.
