أجزاء ومكونات برج الحفر

تعريف المكمن النفطي

يمكن تعريف المكمن النفطي او المكامن بانها الصخور التي تتجمع فيها الموائع الهيدروكاربونية من نفط وغاز طبيعي او كلاهمها بكميات اقتصادية ويمكن استخراجها بالطرق المتوفرة. وتتصف هذه الصخور بخواص فيزيائية معينة مثل المسامية (Porosity) والنفاذية (Permeability)، وتغطيها من الأعلى والأسفل والجوانب طبقات صماء (عديمة النفاذة) ولاتسمح للموائع بالحركة. وقد يكون الماء الموجود اسفل النفط ليمنع حركة النفط إلى الأسفل.

تحدث تراكمات النفط والغاز في مصائد تحت الأرض تتكون من سمات هيكلية و/او طبقية. وتحدث هذه تراكمات الهيدروكربونية عادة في الجزء الأكثر مسامية ونفاذية من الطبقات، والتي تتكون أساسًا من الرمال والحجر الرملي والحجر الجيري والدولوميت.
يمكن ان تعتبر المصائد مكمناً اذا كانت مملؤه بالنفط او الغاز.

ونتيجة لوجود فرق في الكثافه لموائع المكمن يتجمع الماء في اسفل المكمن النفطي (Water zone) لكثافتة العالية ويتجمع النفط فوق الماء (Oil zone) لكون كثافتة اقل من الماء واخيرا يتجمع الغاز في قبة المكمن النفطي (Gas zone) فوق النفط. المنطقة التي تفصل بين الماء والنفط تسمى بـ (Oil water contact) بينما المنطقه التي تفصل بين النفط والغاز تسمى بـ (Gas oil contact).

ان موائع المكمن تكون تحت ضغط (يختلف مقداره من مكمن لاخر) عالي نسبيا. ولهذا فان جزءا من الغازات تذوب في النفط ويتوقف مقدار الاذابة على قيمة الضغط ودرجة تشبع النفط وتركيب الغاز فاذا كان الضغط كافي (عال) وكمية الغازات وفيرة فان قسم من هذه الغازات سوف يذوب في النفط حتى يتشبع وما يتبقى منه يتجمع فوق النفط فيدعى بالغاز الحر. ولهذا يحتوي المكمن في هذه الحالة على الغازات ذائبة وغازات طليقة. اما اذا كانت كمية الغازات غير كافية لتشبع النفط يكون هناك غطاءا غازيا اي لايوجد غاز حر فالمكمن في هذه الحالة يحوي فقط على غازات مذابة بالنفط متحرر عند انخفاض الضغط (ضغط المكمن) واعتياديا يتم هذا اثناء او بعد الانتاج.

ان الفواصل بين موائع المكمن (غاز، نفط، ماء) ليست فواصل حادة عادة اذ ليس هناك انتقال فجائي او حاد مع العمق بين هذه الموائع ولكن بالحقيقة توجد منطقة اختلاط ليس لها سمك معين او ثابت بل يختلف باختلاف المكامن وطبيعة موائعها ومواصفاتها الاخرى. وهي لاتعتبر حدا فاصلا، فمثلاً عند الانتقال من منطقة الغاز الى منطقة النفط فاننا نبدا من اعلى نسبة تشبع الغاز في المسامات (منطقة الغاز) وتاخذ هذه النسبة بالانخفاض نسبيا.

بينما تاخذ نسبة تشبع النفط في المسامات بالزيادة حتى تصل الى اعلى نسبة لتشبع النفط في المسامات وهي في منطقة النفط وكذلك الحال عند الانتقال من منطقة النفط الى منطقة الماء.

الفرق بين المصيدة والمكمن

يشير وجود مكمن (reservoir) مشبع بالهيدروكربونات إلى مصيدة (Trap) قادرة على إيقاف هجرة هذه الهيدروكربونات، والمصيدة (Trap) بالتعريف هي "منطقة محاطة بحدود Boundaries تتوضع في طريق حركة الموائع، حيث يؤمن النطاق العازل (أو صخر الغطاء Cap Rock) في أعلى المكمن غطاء يوقف حركة الموائع، وعادة ما يكون هذا الغطاء من صخور (shale)، أو الصخور التبخرية كالصخور الملحية .

هناك فرق بين المصيدة والمكمن فالمكمن (Reservoir) عادة هو طبقة صخرية واحدة، بينما المصيدة (Trap) هي عدة طبقات صخرية يشكل المكمن أحد عناصرها. تصنف المكامن حسب محتواها من الموائع إلى: مكامن نفط (oil reservoir) ، أو مكامن غاز(Gas reservoir) ، أو مكامن نفط وغاز (Oil and gas Reservoir)، أو مكامن متكثفات. بينما تصنف المصائد إلى المصائد التركيبية والمصائد الطبقية والمصائد المركبة والمصائد الغير تقليدية.

انواع المصائد النفطية

يمكن تقسيم المصائد النفطية وتصنيفها على اسس عديدة منها:

التركيب الجيولوجي البنائي للطبقات الصخرية

حيث تصنف على هذا الأساس الى:

المصائد التركيبية (Structural Traps)

تدعى احيانا البنائية وهي التي تكونت بفعل تشويه القشرة الأرضية كالطي او الصدع أو كلاهما. ويبين الشكل (1-ب) مصيدة تكونت نتيجة لطي الطبقات بتأثير الاجهادات على القشرة الأرضية. ويلاحظ بأن الصخر الخازن للنفط أو الغاز او كليهما محاط بطبقة غير نفاذة تحافظ عليهما وتمنعهما من الحركة مثل القبب المحدبة (Anticlines) والقبب المتصدعة (Fault anticines).

الشكل (1-أ) يمثل مصيدة تكونت نتيجة لتصدع الطبقات (مصيدة صدعية) حيث يشكل الصدع هنا حاجز اقفال.

شكل (1) المصائد التركيبية.

  

المصائد الطبقية (Siratagraphic Traps)

وهذا النوع من المكامن النفطية تشكل بسبب الاختلاف بين الصفات الفيزيائية والكيميائية للطبقات الصخرية. مثال على ذلك المكامن العدسية الرملية والكلسية (Stratagraphic Lenses). 

شكل (2) المصائد الطبقية.

المصائد البنائية الطبقية (المركبة) (Combination Traps)

وتتصف بالصفات التي تشكلت منها المكامن او المصائد النفطية المذكورة أعلاه، والتي تنشأ احيانا نتيجة لصعود كتلة صخرية عميقة الأساس مخترقة الطبقات التي تواجهها مسببة الطيات في الطبقات التي فوقها. وهذا غالبا ما يحدث نتيجة للانسياب اللدن للصخور الملحية الى الاعلى بفعل الضغوط العالية، لذا تعرف بالقبة الملحية او السدادة الملحية (Salt dome) الشكل رقم (3).

في حالة اختراق السدادة الملحية لطبقات مسامية فانها تكون حاجز اقفال تمنع حركة النفط او الغاز وتعمل على تجمعه. ومن البديهي أن الطيات اعلى السدادة الملحية وفي الطبقات ذات المسامية والنفاذية تكون مصائد ممتازة (عند توفر الشروط الأخرى) لتجمع النفط او الغاز فيها. مثال على ذلك القبب المتخالفة. (unconformity Traps) والقبب الملحية (Salt Dome).

شكل (3) المصائد البنائية الطبقية (المركبة).

عمر المكمن النفطي

تتلخص دورة حياة المكمن النفطي في 5 مراحل وهذه المراحل هي:

1. مرحلة الاستكشاف والبحث.
2. مرحلة العثور عليه واستكشافه.
3. مرحلة التقييم والتخطيط.
4. مرحلة التطوير.
5. مرحلة الإنتاج وحتى انتهاء عمره وإنتاجيته.

هناك مكامن نفطية حيث يصل عمرها إلى أكثر من 100 عام.

اما من الناحية الجيولوجية فتعتبر المكامن النفطية حديثة التكوين اذا كانت قريبة من سطح الارض، بينما تعتبر المكامن النفطية قديمة التكوين اذا كانت عميقة وبعيدة عن سطح الارض.

نوعية الصخور المكمنية

ان الموائع الهيدروكاربونية تتجمع تقريبا في جميع اشكال الصخور، لكن يجب ان تكون هذه الصخور ذوات مسامية ونفاذية، تكفي لحركة الموائع في داخلها، فعلى سبيل المثال يمكن إن نجد المكامن النفطية الرملية والكلسية في الصخور الرسوبية. والمكامن الغازية توجد في الصخور النارية المتشققة.

إطلع على خواص صخور المكمن

• المسامية
• النفاذية
• التشبع
• الضغط الشعري
• المقاومة النوعية

حالة ونوعية الموائع الهيدروکاربونية في المكمن النفطي

الموائع الهيدروكاربونية تتجمع في طبقات الصخور المكمنية في عدة حالات معتدمةً على درجة الحرارة، حيث نجد الموائع على شكل غاز او مكثفات (CONDENSATE) او على شكل سائل (Liquid)، أيضا بالنسبة لنوعية هذه الموائع قد تكون خفيفة ولاتحتوي على مواد مسببة للتآكل (CORROSIVE COMPONENTS)، ومنها ثقيلة أو متوسطة ويمكن ان تحتوي على سوائل او مرکبات مسببة للتآكل (فعالة كيميائيا) تعمل على تآكل المعدات والاجهزة والانابيب. 

درجة حرارة وضغط المكمن النفطي

 بعض المكامن تتصف بدرجات حرارة عالية وضغط عالي، اما البعض الآخر فلا يوجد فيها ضغط يكفي لرفع الموائع من قاع البئر الى السطح.

القوة الدافعة للموائع في المكمن النفطي

تندفع الموائع من الاسفل إلى الاعلى باحدى وسائل الدفع التالية:

1. الدفع الماني (WATER DRIVE).
2. الدفع بالغاز الذائبة (SOLUTION GAS DRIVE).
3. الدفع بغاز القبة (GAS CAP DRIVE).
4. الدفع بالجاذبية الأرضية (GRAVITY DRAINGE).
5. الدفع المشترك للقوى اعلاه (COMBINATION DRIVE).

الموقع الجغرافي للمكامن

يمكن ان تجد المكامن في جميع انحاء العالم، فهناك المكامن البحرية (تحت قاع البحار)، والمكامن القطبية (تحت ثلوج القطب الشمالي والجنوبية وكذلك المكامن الصحراوية
ومكامن المناطق الاستوائية (منطقة الغابات والادغال).

المصادر

1. "Introduction to Petroleum Reservoirs and Reservoir Engineering". 19-8-2014. informit.com. Retrieved 2020-6-1.
2. "Petroleum trap". (د.ت). britannica.com. تم الإسترجاع 2020-6-1.
3. Ahmed, T. (2018). Reservoir engineering handbook. Gulf professional publishing. ‏ تم الإسترجاع 2020-6-1.

إقرأ أيضاً

• النفط الخام
• الغاز الطبيعي
• آبار البترول

تعديل المقال