تقنيات الاستكشاف الجيولوجي

تقنيات الاستكشاف الجيولوجي
Oil Exploration Technologies



- الجيولوجية السطحية والنضح النفطي
- الصور الجوية والفضائية
- المسح الجيوكيميائي
- المسح الجيوفيزيائي
- الحفر الاستكشافي
- الجس البئري


الجيولوجية السطحية والنضح النفطي

المسح الجيولوجي التقليدي اصبح من اساليب الاستكشاف النادرة التطبيق في
الوقت الحاضر. يتم في هذه الطريقة مشاهدة المتكشفات(outcrops) وتقاس
انحداراتها ومضاربها(dips and strikes) واسماكها كما ويتم اجراء بعض
الفحوصات المختبرية و دراسة المتحجرات ومحتوى الصخور من المعادن والترسبات
النفطية.
من خلال المسح الجيولوجي السطحي قد يتم اكتشاف مباشر لنضح نفطي(oil
seepage) . يحصل النضح النفطي في حالات محدودة من الظروف الجيولوجية عندما
يتوفر ممر سالك بين المستودع النفطي وسطح الارض. ان وجود مناطق مهشمة بسبب
تاثرها بفالق (fault) من التوع الذي يسبب كسورا في جميع الطبقات التي فوق
المستودع وصولا الى سطح الارض.

المعلومات الجيولوجية (Geological Data)

تجمع المعلومات الجيولوجية من الابار المحفورة في المنطقة ومن
المتكشفات(outcrops) لتعيين صورة مجسمة للتركيب الجيولوجي(3D geological
structure) التحت سطحي الذي يعرض بشكل:
- مقاطع(profiles) محسوبة بتقنية الترابط الجيولوجي (geological
correlation) بين الوحدات الطباقية (stratigraphic units) والتكوينات
المشخصة (identified formations) في الابار
- خرائط جيولوجية (geological maps) التي عادة تعرض بشكل مناسيب تركيبية(structural contour maps)
- خرائط تضاريسية (topographic maps) تري طبيعة سطح المنطقة و التضاريس
(Topography) والمتكشفات (outcrops) وانظمة التصريف (Drainage System).



الترابط الجيولوجي (Geological Correlation)
يتم تحديد العلاقة بين عمودين جيولوجيين (geological columns) بموجب اسلوب
عمل معين يدعى بالترابط الجيولوجي(Geological Correlation) . المعياران
المستخدمان التي يتم بموجبهما تشخيص نفس التكوين في عدد من الابار هما
العمر الجيولوجي (geologic age) و نوعية الصخارية (lithology).

لتتبع تكوين ما والتعرف عليه في عدد من الابار يتم اولا تعيين العمر
الجيولوجي لذلك التكوين من خلال اجراء دراسة المتحجرات (Palaeontological
studies) والتعرف على ما يحتويه من المتحجرات (fossils) اظافة الى التعرف
على المواصفات الكيميائية والفيزيائية للتكوين. عمليا المتحجرات الدقيقة
(microfossils) مثل الفورامنيفرا(Foraminifera ) والنباتات المجهرية
(spores) وحبيبات اللقاح النباتية (pollen). ان هذه الدراسات التي يضمها
علم طور حديثا يدعى علم البالينولوجي (Palynology) ، تستخدم بصورة اساسية
في عمليات الترابط التي اثبتت فاعليتها ونجاحها في تشخيص التكوينات
والتعرف على امتداداتها.

تعتمد هذه الدراسات على استخدام تقنيات واساليب مختبرية متقدمة وفي
مقدمتها جهاز المجهر الايكتروني (Electron microscope) . الاعمار
الجيولوجية تحسب عادة من خلال حساب سرعة تحلل العناصر المشعة(radioactive
minerals) المتواجدة في التكوين (radiometric dating).
من الجدير بالذكر ان دقة ومدى نجاح عملية الترابط تعتمد كثيرا على تباعد
الابار المشمولة بالدراسة. فكلما كان التباعد قليلا كلما كانت النتائج
اكثر دقة. بصورة عامة يمكن القول ان نتائج عملية الترابط تكون اكثر دقة
اذا كانت الابار في حوض رسوبي(sedimentary basin) واحد وليست موزعة على
عدة احواض رسوبية.

الصور الجوية والفضائية
- الصور الجوية (Arial Photographs)
هذه الصور تؤخذ من الطائرات او من الاقمار الصناعية وهي تعطي تمثيل مباشر
لتغيرات الجيولوجية السطحية. ان علم الجيولوجية التصويرية (Photogeology)
يعنى بتفسير الصور الجوية
(arial photographs) لاستنباط المعلومات الجيولوجية. من هذه المعلومات
التغيرات التضاريسية (topography changes) والمتكشفات (outcrops) و انظمة
التصريف (drainage systems) والنباتات (vegetation) التي تعكس تغيرات خواص
التربة التي بدورها تعكس تغيرات الصخور التي تحتها. أظافة الى ذلك فان
الصور الجوية تري تغيرات تركيبية (structural changes) مثل الفوالق
الكبيرة (major faults) وظواهر تكسر الصخور(rock fracturing and joints) .

التحسس النائي (Remote Sensing) والصور الفضائية
النوع الثاني من الصور هي تلك التي تؤخذ من الاقمار الصناعية (satellites
images). تستخدم التقنيات المستخدمة في اجهزة الرادار لهذا الغرض. يتم
ارسال اشعة كهرومغناطيسية عالية التردد (ultra violet, visible, infrared,
or radar signal) ثم تسجل الاشعة المنعكسة من سطح الارض وتخضع لمعالجات
خاصة (image data processing) وتقدم للمفسر بشكل صور مرمزة بالالوان
(colour-coded images) التي تستخدم في استنباط المدلولات الجيولوجية منها.
هذا النوع من التقنيات التي تعتمد على الامواج الراديوية الصادرة من اجهزة
محمولة في طائرات عالية التحليق (high-flying aircrafts) او من الاقمار
الصناعية (satellites) تسمى بالتحسس النائي (Remote Sensing).

باستخدام المعلومات الجيولوجية المتوفرة والمستنتجة من الصور الفضــائية
Satellite Images والصور الجوية Aerial Photographs، يتم الحصول على
معلومات الجيولوجية التركيبية (Tectonic & Structural Features)
والتغيرات الطباقية (Stratigraphic Changes) وتعيين اماكن النضوحات (oil
seepages) النفطية إن وجدت.



المسح الجيوكيميائي
- يتضمن المسح الجيوكيميائي(Geochemical Surveying) عمليات قياس كمية
الغاز في عينات من التربة تجمع من شبكة من النقاط (grid of points)
الموزعة على الارض. لهذا الغرض يتم اختبار مسامات الصخور (rock pores)
للتحري عن المحتوى الهايدروكاربوني(hydrocarbon content) .ان هذا الاسلوب
غير شائع لكونه يتطلب مسالك دقيقة لكي يحصل النضح خلالها. ليس بالضرورة ان
يكون مصدر المادة الهايدروكاربونية المتسربة متوجدا شاقوليا تحت نقطة
الرصد كما ان الغاز في حالة العثور عليه قد يكون ناتجا من تفسخ مواد عضوية
لم تكن قد انتجت المادة النفطية اصلا.

- في عمليات حفر الابار النفطية تستخدم اجهزة لتحسس وتسجيل مقادير تركيز
الغاز في الفتات الصخرية التي ينقلها طين الحفر. في حالة وجود صخور رسوبية
حاوية على مواد عضوية قد يتولد غاز من جراء احتكاك دقاقة الحفر(bit
friction) بهذه المواد مما قد يفسر خطأا بانه دلالة على وجود مكمن نفطي او
غازي.

- تستخدم الدراسات الكيميائية للجزيئات العضوية(organic molecules) التي
قد تحتويها الصخور والمادة العضوية غير القابلة للذوبان (مادة الكيروجين
Kerogen ) لتشخيص الصخور المصدرية(source rocks) والتعرف على اتجاهات هجرة
النفط وبالتالي تحديد اماكن التجمع وتولد المكامن النفطية المتوقعة.


- ان الطريقة الاشعاعية(Radioactivity method) المستخدمة لتعيين اعمار
الصخور والتي تعتبر فرع من علم الجيوكيمياء ، تعتمد على حسابات تقدير
مديات التحلل او تفسخ المعادن المشعة(radioactive decay) وهي لذلك تعد
اداة جيوكيميائية استكشافية.


المسح الجيوفيزيائي
تمثل الطرق الجيوفيزيائية الاسلوب الاكثر فاعلية في استكشاف الترسبات
النفطية وهي تعتمد على قياسات لضوابط المجالات الارضية الطبيعية التي تحمل
رسائل حول التغيرات الجيولوجية التحت سطحية للطبقات الصخرية بما في ذلك
محتوياتها من المعادن والماء والنفط والغاز.
الحفر الاستكشافي
الحفر الاستكشافي (Exploration well Drilling) هو الطريقة المباشرة
والأكيدة لاستكشاف النفط في المنطقة. توفر عملية حفر البئر مايلي من
المعلومات:


- سرعة الحفر وضوابط الحفر الاخرى توفر دلائل على طبيعة الطبقات الصخرية المحفورة.

- الفتات واللباب المستخرج لتعيين سمك التكوينات (Formation Thickness) والطبيعة الجيولوجية والمواصفات المكمنية.

- معلومات مباشرة حول المواد النفطية التي ينقلها طين الحفر واللباب الى السطح.


- معلومات الجس البئري (Well Logs) مثل المجسات الصوتية
(Sonic logs) والكهربائية(Electrical logs) والاشعاعية(Gamma-ray logs)
التي توفر معلومات قيمة حول مواصفات الطبقات الجيولوجية وعلى مدى احتوائها
على النفط والغاز.



الجس البئري
توفر المجسات البئرية (well logs) والتي تسمى ايضا بالمجسات السلكية
(Wireline logs) معلومات حول حدود التكوينات (formation boundaries)
والتغيرات الصخارية (lithological changes) وما تحتويه من الموائع
(fluids) كالماء والنفط والغاز. اهم انواع المجسات هي:

1 . مجسات المقاومة الكهربائية (resistivity logs)
تمثل هذه المجسات تغير المقاومة الكهربائية للتكوينات التي اخترقها الحفر،
وتساعد على تشخيص نوع وحدود التكوينات (formation type and boundaries)
والموائع المحتواة . فمثلا انخفاض المقاومة(low resistivity) يعطي دلالة
على ازدياد المسامية (porosity) والنفاذية (permeability) والتشبع
المائي(water saturation) بينما ارتفاع قيم المقاومة(high resistivity)
يحدث مع وجود النفط والغاز
مجسات الجهد الكهربائي الطبيعي (self-potential, SP logs)
توفر قياسات الكهربائية الطبيعية (natural electric current) للتكوينات
وتفيد في اعطاء معلومات حول حدود التكوينات(formation boundaries) ودرجة
الملوحة (water salinity)لماء التكوين.

المجسات الاشعاعية (radioactivity logs)
توفر قياسات الاشعاعات الطبيعية والمحتثة (natural and induced
radioactivity) للتكوينات وتفيد في اعطاء معلومات حول تركيز العناصر
المشعة(radioactive minerals) في التكوينات . الاشعة المستخدمة في هذا
المجال هي اشة كاما (gamma ray, GR) التي عن طريقها يتم تسجيل الاشعاعات
الصادرة من العناصر المشعة (radioactive elements) الموجودة في بعض انواع
الصخور. تفيد في تشخيص وجود صخور السجيل (shale) والصلصال (clay).


المجسات الصوتية (sonic logs)
توفر قياسات للسرعة الزلزالية لانتقال الموجة الزلزالية (seismic wave)
خلال التكوينات وتفيد في اعطاء معلومات حول مسامية الصخور(rock porosity)
والصخارية (lithology) اظافة الى حدود طبقات الصخرية (rock boundaries) .
فمثلا تزداد السرعة في الصخور الصماء (impervious rocks) مثل
السجيل(shale) بينما تنخفض في الصخور المسامية (clay) مثل الصخور
الرملية(sandstone) .