منشاء نفت و روند تشکيل آن نفت خام مايعی است غليظ به رنگ سياه يا قهوهای تيره که اساسن از هيدروکربن ها تشکيل شده است.
در مورد منشاء نفت به دو نظريهء معدنی و آلی می رسيم.

نظريهء منشاء معدنی نفت: که در سال ۱۸۸۶ توسط برتلو داده شد اينک رد شده است.
همچنين در سالهای ۱۸۸۹( مندليوف) نظريهء برتلو را تاييد کرد و پس از ان در سال۱۹۰۱ سا باتيه و ساندرنس نظريهء منشاء معدنی بودن نفت را تاييد کردند
نظريهء منشاء آلی:

امروزه می توان گفت که نظريهء منشاءآلی نفت برای نفت خام سبک به هر نظريه ديگري قابل قبول تر است اين نظريه به دلايل زير متکی است:
۱- نفت خام هميشه در لايهای رسوبی يافت می شود که همواره مقدار زيادی از مواد آلی نيز در اين لايها وجود دارند.
۲- نفت خام محتوی ماده ای به نام پور فيرين می باشد.اين ماده فقط در عامل سرخی خون ( هِمين) حيوانات و نيز در سبزينهء گياهان وجود دارد.
۳- اکثر نفتهای خام خاصيت چر خش سطح پلاريزاسيون نور را دارند. اين خاصيت مربوط به وجود کلسترول است با منشاء حيوانی يا گياهی.
به نظر می رسد که موجودات بسيار کوچک و بيشماری که در دريا ها و مرداب ها زندگی می کنندو پلانگتون (فيتو پلانگتون و زئوپلانگتونها) ناميده می شوند منشاء آلی نفت می باشند.

توزيع پلانکتونها در سطح دريا یکنواخت نيست.اين موجودات در قسمت بالای آب دريا (عمق ۵۰ تا ۱۰۰ متری) که اشعهء خورشيد نفوذ می کند و نيز در مجاورت سواحل متمرکز ند.توليد مثل اين موجودات بسيار زياد است و پس از نابودی در کف دريا سوب می دهند.البته پلانکتونها تنها منبع مواد آلی نيستند. اب رود خانه ها يی که به دريا ميريزند حاوی مقداری مواد هيو ميک است که ترکيبشان نزديک به هيدرو کربنها است.
نفت خام

بسياری از دانشمندان عقيده دارند که نفت از باقيمانده موجودات ريز و گياهانی که صدها ميليون سال پيش در درياها می زيسته اند به وجود آمده است. زمانی که آنان مرده اند ، بدن آنان در کف دريا ، بين رسوبات دريا محصور شده است.

بعد از ميليونها سال ، گرما و فشار آنها را به نفت و گاز تبديل کرده است. نفت و گاز معمولاً همراه با هم در پوسته زمين يافت می شوند و برای به دست آوردن آنها نياز به حفاری در پوسته زمين است. در نمودار زير دوره زمانی شکل گيری نفت خام نمايش داده شده است.

موجودات و گياهان ريز (پلاکتونها) انرژی لازم خود را از آفتاب می گرفته اند. وقتی مرده اند در ته دريا جمع گرديده اند.

سپس بين سنگها و گلهای کف دريا مدفون شده اند . عقيده بر اين است که انرژي در بدن آنها ذخيره شده بوده است و سپس بدن آنها شروع به پوسيدن گذارده است.

فشار و دما در اعماق زمين باعث تبديل شيميايی بقايای موجودات به نفت خام و گاز شده است.

نفت خام و گاز در اعماق زمين ، بين چين خوردگيها و سنگهايي که دارای خلل و فرج است يافت می شود.
اما ترکيبات نفت خام چيست؟ نفت خام مخلوطی از هيدروکربنهای مختلف است از هيدروکربنهای سبک C1 تا هيدروکربنهای سنگين. همچنين شامل بعضي از نمکها ، فلزات و غيره می باشد. اگر هر هيدروکربن را به وسيله يک توپ با اندازه مشخص نشان دهيم ، شکل زير بيانگر ترکيبات نفت خام است:

همانطور که در شکل مشخص است ، نفت خام مشتمل بر انواع هيدروکربن ها می باشد. به علاوه ترکيبات ديگری به رنگهای آبی و زرد نيز ديده می شود که نمکها و ساير ناخالصی ها می باشند.

مواد آلی موجود در رسوبها حاوی ۱۵-۳۰% اٌکسيژن و ۱۰-۷% هيدروژن ميباشند در حالی که مواد نفتی حد اکثر ۴% اکسيژن و۱۵-۱۱% هيدروژن دارند.بنا بر اين تبديل مواد آلی به هيدرو کربن ها يک پديده احيا است که به کمک باکتری های غير هوازی مو جود در اعماق آبها صورت می گرد.بدين ترتيب مواد آلی طی يک رشته واکنش های فساد- تجزيه مولکولی- تراکم وپليمری شدن به ماده هيدرو کربنی بيار غليظ به نام کروژن تبديل ميشود.مجموعه اين تغيير وتبديلها را دگرگونی ديا ژنتيک می نامند .اين دگر گونی از لايه های يک متری آغاز شده و تا اعماق هزار کيلو متری ادامه ميابد و مدت ان نيز ۵ تا ۱۰ هزار سال است.
با ادامه رسوب گزاری عمق لايه ها نيز زياد می شود و در نتيجه فشار ودما افزايش ميابد.تحت چنين شرایطی t > 100 c , p >1000 atm کروژن در اثر تجزيه حرارتی به هيدرو کربن های مايع سبکتر تبديل ميگردد وبا ادامه رسوب گذاری، مقداری از اين هيدرو کربنها در اثر شکست تبديل به هيدرو کربن های سبک و گاز متان می شوند.

شکوفايی فصلی يا ساليانه جلبکهای پلانکتونيک ، غالبا به عنوان بوجود آورنده لاميناسيون ريتميک در نظر گرفته‌ می‌شود. همانند تشکيل زغال ، شرايط هوازی برای ممانعت از اکسيداسيون مواد آلی و احيا تجزيه باکتريائی مورد نياز است. بنابراين بيشتر شيلهای نفتی در توده‌های آبی لايه‌لايه در جايی که آبهای سطحی اکسيژن‌دار اجازه رشد پلانکتونها و آبهای احيايی کف اجازه حفظ شدن مواد آلی را می‌دهد، تشکيل می‌شوند.
ديدکلی

کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بيتومن ناميده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسيدهايی مانند HCL و HF از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنين ممکن است توسط روش دانسيته و استفاده از مايعات سنگين بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانيهای ديگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن
تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با ميکروسکوپهای با نور عبوری يا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هويت بيولوژيکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اوليه آنها را مطالعه نمود. همچنين با استفاده از ميکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نيز جهت بررسی ترکيب شيميايی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.
تجزيه کروژن

مولکولهای بزرگ و پيچيده کروژن به سختی قابل تجزيه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزيه نمود.
تغييرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزايش حرارت

تبديل کروژنها به نفت و گاز فرايندی است که به درجه حرارت بالايی نيازمند است. برای شروع تبديل مواد حيوانی و گياهی آلی به هيدروکربنها درزيرفشار ۱-۲ کيلومتر رسوب ، حرارتی درحدود ۷۰-۵۰ درجه سانتيگراد لازم است. درجه حرارت نهايی برای اين تبديل که بلوغ يا مچوراسيطون ناميده می‌شود. حتی به بيش از ۱۵۰ درجه سانتيگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گراديان زمين گرمايی بيشتر ، به عنوان مثال نواحی با جريان حرارتی بالا ، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوريتی) برسند.

تاثير فشار بر ساختمان کروژنها
با افزايش حرارت در اثر افزايش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی C- C مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نيز در اين مرحله تشکيل می‌شود. بنابراين با بالا رفتن حرارت همگام با افزايش فشار ، باندهای C- C بيشتری در کروژن و مولکولهای هيدروکربنی که قبلا تشکيل شده بودند، شکسته می‌شود. اين شکستگی راهنمايی برای تشکيل هيدروکربنهای سبک تر ، از زنجيره‌های هيدروکربنی طويل و از کروژن است. جدا شدن متان و ديگر هيدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقيمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز ، کروژنهای تيپ ۱و ۲ نسبت H/C برابر ۱٫۷ و ۱٫۳ دارند.
دياژنز کروژن

شروع دياژنز با درجه حرارت ۷۰-۶۰ صورت می‌گيرد و ازدياد درجه حرارت تا زمانی که نسبت H/C =0.6 و نسبت O/C =0.1 باشد تا حدود ۱۵۰ درجه سانتيگراد ادامه می‌يابد. در درجه حرارتهای بيشتر تمام زنجيره‌های هيدروکربنی طويل تقريبا شکسته می‌شوند و بنابراين باقيمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان )گازخشک( می‌باشد و ترکيب کروژن تدريجا به سمت کربن خالص ميل خواهدکرد. ( H/C=0 )
محاسبه مچوريتی

محاسبه مچوريتی (به بلوغ رسيدن) سنگ مادر برای پيشگويی اينکه چه سنگهای مادری برای تويد نفت بقدر کافی رسيده هستند و همچنين جهت محاسبه کامپيوتری و طرح ريزی بکار می‌رود که اينها يک قسمت مهم از آناليز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از اين محاسبات تعيين تاريخچه فرونشينی است که از ثبت چينه شناسی و تخمين گراديان زمين گرمايی مشتق می‌شود. بنابراين تاريخچه فرونشينی تابعی از زمان زمين شناسی می‌باشد.

انواع کروژن
بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخيص است. وجه تمايز اين سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکيب شيميايی آن بستگی دارد.
کروژن نوع اول :
اين نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هيدروژن به کربن موجود در آن از ساير کروژنها بيشتر می‌باشد نسبت هيدروژن به کربن حدود ۱٫۲ تا ۱٫۷ است .
 کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم يا ليپتينيک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبيت هيدروژن به کربن نوع دوم ، بيش از ۱ می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فيتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلين اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
 کروژن نوع سوم :

کروژن نوع سوم يا هوميک دارای نسبت هيدروژن به کربن کمتر از ۸۴ % می‌باشد. کروژن نوع سوم از ليگنيت و قطعات چوبی گياهان که در خشکی توليد می‌شود به وجود می‌آيد.

مراحل تشکيل کروژن
مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدياد عمق دفن‌شدگی با افزايش فشار و دمای محيط ارتباط مستقيم دارد. تی‌سوت ( ۱۹۷۷) تحولات مواد آلی در مقابل افزايش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشريح می‌کند :

مرحله دياژنز
تحولات مواد آلی در مرحله دياژنز در بخشهای کم عمق‌تر زير زمين و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. اين تحولات شامل تخريب بيولوژيکی توسط باکتريها و فعل و انفعالات غير حياتی می‌باشد. متان ، دی‌اکسيد کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکيب پيچيده هيدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دياژنز محتويات اکسيژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هيدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بيش بدون تغيير باقی می‌ماند.
 تاثير مرحله دياژنز در بوجود آمدن هيدروکربنها :

در اوائل مرحله دياژنز مقداری از مواد جامد از قبيل خرده فسيلها و يا کانيهای کوارتز و کربنات کلسيم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن – سرب و روی و مس و غيره دوباره رسوب می‌کنند. در اين مرحله مواد آلی نيز به سوی تعادل می‌روند. يعنی اول در اثر فعاليت باکتريها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات)سنگ شدگی (اين مواد نيز پليمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکيل داده سپس به تعادل می‌رسند که در اين حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.

مرحله کاتاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بيشتر تحت دمای زيادتر صورت می‌گيرد. جدايش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پيوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبيعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هيدروژن به کربن ماده آلی کاهش يافته ولی در مقدار اکسيژن به کربن تغيير عمده‌ای صورت نمی‌گيرد.
 تاثير مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هيدروکربنها :
در اين مرحله مواد آلی تغييرات زيادی پيدا می‌کنند و حين تغيير وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگين ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب توليد می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقريبا تمامی شاخه‌های زنجيری هيدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقيمانده در مقايسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبيه به آنتراسيت بوده و ضريب انعکاسی بيش از ۲% دارند.
مرحله متاژنز

تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقايای هيدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هيدروژن به کربن کاهش يافته ، به نحوی که در نهايت کربن به صورت گرافيت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوايی سنگ در اين مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.
 تاثير مرحله متاژنز در بوجود آمدن هيدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنيسم رسوبات در عمق بيشتر و تحت تاثير حرارت و فشار بيش از حد قرار دارند. در اين مرحله کانيهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتيجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغييرات بوجود می‌آيد. در اين مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبديل به متان و کربن باقيمانده می‌شود. اين مواد را می‌توان قابل قياس با تبديل زغال سنگ به آنتراسيت دانست که ضريب انعکاسشان تا ۴% می‌رسد. بالاخره در آخراين مرحله باقيمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبديل به گرافيت می‌شود.

مواد آلی تشکيل دهنده شيلهای نفتی
 بيشتر مواد آلی در شيلهای نفتی ، بقايای جلبک و اسپورهای جلبکی فراوانند. بنابراين ، فرض بر اين است که بيشتر مواد آلی دارای منشا جلبکی باشند. خرده‌های دانه ريز گياهان کاملتر و مگااسپورها نيز ممکن است يک جز تشکيل دهنده مهم باشند. شکل تيپيک رسوبی در بسياری از شيلهای نفتی وجود لاميناسيون مشخص ، در مقياس ميليمتر ، تناوبی از لامينه‌های آواری و آلی می‌باشد..
نوع کروژن در شيلهای نفتی

کروژن در شيلهای نفتی عمدتا از نوع I است که دارای نسبت بالای H/C و نسبت پايين O/C است و عمدتا از مواد جلبکی ليپيد چربيها و اسيدهای چرب سرچشمه گرفته است، تا اينکه از کربوهيدراتها ، ليگينها يا صمغها باشد. برخی از کروژنها در شيلهای نفتی ، ممکن است از نوع II باشد که از خرده‌های گياهان آوندی تشکيل شده‌اند. برخی فلزات ، نظير واناديوم ، نيکل ، اورانيوم و موليبدنيوم در شيلهای نفتی فراوانند که با کروژن مخلوط شده‌ يا اينکه به صورت کلات در کروژن هستند.

محيطهای رسوبی شيلهای نفتی
شيلهای نفتی ، در محيطهای درياچه‌ای و دريايی رسوب کرده‌اند. شيلهای نفتی در سازند گرين ريور ائوسن حاوی دولوميت و کلسيت بيشتری بوده و به صورت لامينه‌ها يا واروهای ريتميک هستند. اگر چه قبلا به منشا آبهای نسبتا عميق نسبت داده می‌شد، وليکن در حال حاضر ، تصور بر اين است که رسوبگذاری در درياچه‌های موقتی ، نسبتا کم عمق که اغلب در معرض خشک شدگی قرار گرفته‌اند، صورت گرفته باشد. سيکلهای کوچک مقياس شيلهای نفتی که به طرف بالا به تبخيري‌ها تبديل می‌شود منعکس کننده گسترش مداوم يک درياچه لايه‌لايه غيرشور ، به يک درياچه شور می‌باشد.

 

شيل نفتی تشکيل شده از يک گونه منفرد جلبکی در چندين افق در کربونيفر تحتانی دره ميدلند در اسکاتلند دريافت می‌شود. اين افق‌ها ، در درياچه‌های آب شيرين در يک کمپلکس دلتايی که زغالهای هوميکی نيز گسترش دارند، يافت می‌شود. چون جلبکهای پلانکتونيک ، منشا اصلی مواد آلی هستند و اينها دارای يک تاريخچه زمين شناسی طولانی هستند، لذا شيلهای نفتی در کامبرين يافت می‌شوند. برای مثال ، شيل ناساج در ميشيگان و وسيکانسين سنی در حدود ۱۱۰۰ ميليون سال دارد.

اهميت شيل های نفتی از نظر اقتصادی
در حال حاضر ، توجه نسبتا زيادی به شيلهای نفتی می‌شود چون آنها يک منشا سوخت فسيلی هستند و ممکن است به جايگزينی ذخاير نفتی که انتظار اتمام آن می‌رود، کمک کند. رسوبات گسترده‌ای از شيلهای نفتی در روسيه ، چين و برزيل يافت می‌شود و رسوبات با عيار پايين که ممکن است از نظر اقتصادی باارزش شود در تعداد زيادی از کشورهای ديگر جهان يافت می‌شود. شيلهای نفتی همچنين پتانسيل سنگهای مولد نفت هستند.
علائم و شواهد مهاجرت هيدروکربورها

• مواد آلی موجود در منافذ مرتبط سنگهای سطحی زمين ، اکسيد شده و فاسد می‌شود. بنابراين ، لازمه حفظ مواد نفتی در مخزن به دنبال افزايش عمق و ازدياد دمای مخزن می‌باشد.

• بخش بسيار کوچکی از مواد ارگانيکی سنگهای منشا به نفت و گاز تبديل می‌شود. مقدار نفت به صورت جازا بسيار ناچيز است. به همین دليل تشکيل مخزن دارای ذخيره قابل ملاحظه هيدروکربور در سنگ منشا غير ممکن به نظر می رسد.
• نفت و گاز بطور کلی همراه آب در منافذ سنگ مخزن تجمع می‌يابد. به همين دليل ، وجود نفت و گاز در منافذ و شکستگيها همزمان با دفن شدگی مخزن در صورت گرفته است.
• نفت و گاز در بالاترين نقطه مخزن تجمع و تمرکز يافته که خود تاثيری بر حرکت نفت به سمت بالا و يا در جهات عرضی می‌باشد.
• نفت و گاز و آب بر اساس وزن مخصوص نسبت به يکديگر در مخزن قرار می‌گيرد. نحوه قرار گرفتن گاز ، نفت و آب حاکی از حرکت آنها در داخل مخزن است.
__

مهاجرت اوليه نفت
منظور از مهاجرت اوليه ، جز بيش مواد هيدر و کربنی از سنگ منشا بصورت محلول در آب ، ملکول آزاد ، جذب در مواد ارگانيکی يا غير ارگانيکی و يا تلفيقی از آنها می‌باشد. هيدروکربورها ضمن انتقال اوليه بايستی از سنگ منشا ، آزاد شده تا بتوانند حرکت کنند. به هرحال ، جدايش مواد ارگانيکی قابل حل از سنگ منشا ، مکانيسم اصلی انتقال اوليه را بوجود می‌آورد. مقدار از این تولید در واحد حجم بسیار کم است. دما و فشار با ازدياد عمق و دفن سنگها افزايش پيدا می‌کند.

اين عمل سبب کاهش مقدار غلظت سنگهای قابل انعطاف شده و به نحوی که در نهايت منجر به خروج مقدار زيادی از مايع درون خلل سنگ می‌شود. سنگهای دانه ريز مانند رسها بيشترين فشار را متحمل می‌شود. مايع محتوی اين سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همين دليل افزايش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سيالات محسوب شود. مطالعه‌ای که بر قابليت انحلال پذيری هيدروکربورها در آب سازند صورت گرفته حاکی از کاهش قابليت انحلال قابليت انحلال هيدروکربورها ضمن افزايش اندازه ملکولی آن می‌باشد. افزايش دما قابليت حل هيدروکربور در آب را افزايش می‌دهد.

قابليت انحلال هيدروکربورهای سنگينتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراين هيدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدريج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. اين رهايی در هر سنگی که دمايی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گيرد. نتيجه آزاد شدن هيدروکربور ، راه يابی آن به مسير اصلی جريان است. آزاد سازی نفت ، ناشی در کاهش دما ، در هر حال ، تنها مقدار کمی نفت از سنگهای ضخيم لايه ، می‌تواند از آب عبور جدا شود.
مهاجرت ثانويه نفت

تمرکز مواد آلی و هيدروکربورها و يا واحد حجم سنگ بسيار محدود است و حرکت آن مواد نسبت به سنگ مخزن نيز به آهستگی صورت می‌گيرد. مولکولهای هيدروکربور آزاد شده و يا بخشهای کوچک نفتی در حال ورود به سنگ مخزن اصولا کوچکتر از معبر سنگ بود و استفاده از نيروی ارشميدس ، نيروی موئين ، نيروی هيدروديناميکی ، تراوايی موثر و در صد اشباع آب سنگ مخزن به بخش بالاتر مخزن انتقال پيدا می‌کند. حرکت صعودی هيدروکربور در مخزن منوط به جابجايی ديگر ملکولهای هيدروکربور بوده با اين که بوسيله جريان آب صورت می‌گيرد.

 

ورود هيدروکربور به مخزن تداوم حرکت صعودی آن را تامين می‌کند. نفت و گاز شناور در آب با استفاده از نيروهای ارشميدس و هيدروديناميکی به سمت قله تاقديس حرکت می‌کند. تمرکز نفت و گاز در قله تاقديس مقاومت آن دو را در مقابل جريان افزايش می‌دهد. آب به ناچار در جهت شيب جريان به حرکت خود ادامه می‌دهد. حضور جريان قوی آب و وجود اختلاف فشار ، سبب کج شدگی سطح آب و نفت می‌شود. تداوم فشار هيدروديناميکی ممکن است باعث جدايش مخازن از يکديگر شده و تغيير کلی در تعادل مخزن را ايجاد کند. مخزن در شرايطی تشکيل می‌شود که نفت و گاز در جهت مخالف نيروی هيدروديناميکی به طرف بالا حرکت کرده و در ناحيه رخساره‌ای ، نيروی هيدروديناميکی و نيروی موئين بر نيروی ارشميدس غلبه کند. بطور طبيعی در ناحيه تغيير رخساره‌ای مقدار تخلخل و تراوايی سنگ به سمت بالا کاهش يافته است.

 

نفت از منافذ ريز يا معابری که بر اثر صعود نفت خام از لابه‌لای رسوبات آغشته به آب ايجاد شده است به سمت بالا حرکت می‌کند. حرکت صعود کننده نفت تا زمانی که نيروی ارشميدس نفت خام ، بر فشار موئين بين خلل برتر باشد تداوم پيدا می‌کند. نفت و گاز خارج شده از سنگ منشا ابتدا در مرز بين سنگ منشا و مخزن تجمع پيدا می‌کند. حرکت صعود کننده نفت خام و گاز به دنبال تجمع آنها و افزايش فشار جابجايی به صورت رشته‌های باريک به سمت بالای سنگ مخزن آغاز می‌شود. تجمع هيدروکربور در سنگ مخزن پس از رسيدن هيدروکربورهای رشته مانند به بخش فوقانی سنگ مخزن شروع می‌شود.
ويژگيهای زمين شناسی در مهاجرت و تمرکز هيدروکربورها

اين ويژگيها با توجه به شناخت نواحی هيدروکربوردار به شرح زير است:
۱٫ آب اطراف مخزن نفت را فرا گرفته است. به همین دليل مشکلات نفت به هيدرولوژی ، فشار سيال و حرکت آب بستگی دارد. حرکت آب به سمت ناحيه کم فشار بوده و مقدار حرکت به پتانسيل بالا و قدرت جريان در سازند آبدار بستگی دارد.
۲٫ گاز و نفت هر دو نسبت به آب شناور بوده و همچنين نسبت به آب دارای وزن حجمی پايين‌تری می‌باشند. از آهکی تا سيليس ، منشا رسوبی سنگ ، در صد تخلفل سنگ از ۱ تا ۴۰ در صد و به تراوايی از ۱ تا چندين ميلی‌داری بستگی دارد.

۳٫ نفتگيرها ممکن است حاصل پديده ساختمانی ، چينه‌ای و يا تلفيقی از هر دو باشد. در شرايطی که اختلاف پتانسيل سيال وجود داشته باشد. احتمال ايجاد معبر و تمرکز فراهم می‌آيد.
۴٫ اندازه و شکل ميکروسکوپی خلل و پيچا پيچی معابر تراوا و خصوصيات سنگهای مخزن بطور کامل متغير است. مهاجرت و تجمع در خلال معبر تراوا و محيط شيميايی صورت می‌گيرد.

۵٫ حداقل زمان تشکيل ، مهاجرت و تجمع نفت کمتر از ۱ ميليون سال است.
۶٫ مرز فوقانی يا سقف مخازن کم و بيش غير قابل نفوذ است.

۷٫ دمای مخازن نفت متغير و از ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتيگراد نوسان دارد.
۸٫ فشار مخازن متفاوت بوده و مقدار آن برحسب تاريخچه زمين شناسی متغير می‌باشد.
نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت

سطح تماس آب و نفت در بسياری از مخازن کج شدگی داشته و مقدار کج شدگی از يک متر تا دو متر و يا بيشتر در کيلومتر می‌باشد. بطور استثنا کج شدگی سطح آب و نفت تا ۲۵۰ متر در کيلومتر نيز مشاهده شده است. کج شدگی سبب جابجايی نفت و گاز از يک سوی مخزن به طرف ديگر آن می‌شود. اين امر از نظر توسعه و استخراج چنين مخازنی حائز اهميت می‌باشد. در شرايطی که جابجايی تجمع نفت بسيار شديد باشد ذخيره نفتی از موضع واقعی خود ، متد حرکت می‌کند. به نحوی که ممکن است ضمن صفر اولين چاه آثاری از وجود مخزن در محل ديده نشود.
زمين شناسي نفت

زمين شناسی نفت از دو کلمه Petroleum Geology تشکيل شده که اصطلاح پترولِِِيوم) روغن سنگ( ، دو کلمه لاتين پترا ، يعنی سنگ واليوم ، يا روغن را شامل می‌شود و Geology هم که به معنی زمين شناسی می‌باشد.

 

نفت يا پتروليوم نوعی قير و يا بيتومين است که به صورت مجموعه‌ای از هيدروکربورهای مختلف ، به اشکال مايع و يا گاز در مخازن زيرزمينی وجود دارد. پتروليوم در شيمی و زمين شناسی ، اصطلاحا به ترکيبات هيدروکربوره‌ای اطلاق می‌شود که توسط چاههای نفت از داخل زمين استخراج می‌شوند. شکل اصلی پتروليوم در داخل مخازن به صورت گاز است که به نام گاز طبيعی ناميده می‌شود بخشی از پتروليوم در شرايط متعارفی ( ۱۵ درجه سانتيگراد و ۷۶۰ ميليمتر فشار جيوه ، به صورت مايع در آمده که به آن نفت خام می‌گويند و بخش ديگر به همان صورت گاز باقی می‌ماند.

اکتشاف نف
سابقه اکتشاف نفت در ايران به حدود ۴۰۰۰ سال پيش می‌رسد. ايرانيان باستان به عنوان مواد سوختی و قيراندود کردن کشتی‌ها ، ساختمانها و پشت بامها از اين مواد استفاده می کردند . نادر شاه در جنگ با سپاهيان هند قير را آتش زد و مورد استفاده قرار داد. در بعضی از معابد ايران باستان برای افروختن آتش مقدس از گاز طبيعی استفاده شده و بر اساس يک گزارش تاريخی يک درويش در حوالی باکو چاه نفتی داشته که از فروش آن امرار معاش می‌کرده است.
عکسبرداری هوايی
اگر در منطقه‌ای به وجود نفت مشکوک شوند از آنجا عکسبرداری هوايی می‌کنند تا پستی و بلنديهای سطح زمين را دقيقا منعکس نمايند. آنگاه عکس را به صورت فتوموزائيک درآورده و با دستگاه استريوسکوپ مورد مطالعه قرار می‌دهند.
نقشه برداری عملی

برای گويا کردن عکسهای هوايی نقشه برداری از محل ، توسط اکيپی صورت می‌گيرد. فواصل و اختلاف ارتفاع با دستگاه فاصله ياب يا تئودوليت تعيين می‌شود و بدين ترتيب نقطه به نقطه محل مورد نظر مطالعه می‌شود.
نقشه کشی

اطلاعات بدست آورده را بوسيله دستگاه پانتوگراف در اندازه‌های بزرگتر و يا کوچکتر رسم کرده و همراه با عکسهای هوايی نقشه پانتوگرافی که پستی و بلنديهای سطح زمين را نشان می دهد رسم می کنند.
آزمايش روی نمونه های سطحی

پس از نمونه برداری ، آنها را شماره گذاری کرده و در کيسه‌های مخصوص به آزمايشگاه می‌فرستند. در آنجا بر روی يک شيشه مستطيل شکلی کمی چسب کانادا قرار داده و مقداری از خرده سنگهای دانه بندی شده را روی آن می‌چسبانند. سپس آنها را سائيده تا ضخامت آن ۰٫۲ ميليمتر گردد و نور بتواند از آن عبور کند. اين نمونه ها را که اسلايد می‌گويند در زير ميکروسکوپ قرار داده تا از نظر زمين شناسی ، نوع سنگ ، فسيل شناسی ، ميکروفسيل شناسی و ساختار زمين مورد بررسی قرار گيرد.

رسم نقشه زمين شناسی
با در دست داشتن نتايجی که از روی نمونه‌های سطح زمين بدست آمده ، عکسهای هوايی و نقشه‌های توپوگرافی ، نقشه زمين شناسی سطح زمين را رسم می کنند. با داشتن خطوط ميزان منحنی ، بعد سوم یا ارتفاعات را هم روی آنها مشخص می‌کنند.
نقشه ساختمانی زيرزمينی

برای آگاهی نسبت به زير زمين نياز به روشهای غير مستقيم است که يکی از آنها روشهای ژئوفيزيکی است. بوسيله اين روشها شکل لايه های زير زمين را مشخص کرده و می‌توان تا اعماق زيادی اکتشاف غير مستقيم نمود.

اصلاح ساختار و تقسيم فعاليت‌هاي بخش نفت در بنگاه‌هاي اقتصادي براي رشد كارآيي و بهره‌وري، تلاش در جهت توسعه ميدان‌هاي نفت و گاز، بخصوص ميدان‌هاي مشترك، توليد گاز براي افزايش جايگزيني آن با سوخت‌هاي مايع و تزريق در ميادين نفتي به منظور جلوگيري از هرز رفتن ذخاير و افزايش بازيافت نهايي (توليد صيانتي) از اولويتي ويژه برخوردار است. زمينه اكتشاف هرچه بيشتر منابع نفت و گاز، به ويژه در خليج فارس و درياي خزر فراهم آمده است كه با كشف ميدان عظيم نفتي آزادگان و ميدان گازي تابناك، ركورد بي‌سابقه‌اي در اكتشاف منابع نفت و گاز در سال‌هاي پس از پيروزي انقلاب اسلامي به جا گذاشته شد.

مطالعه جامع مخازن نفتي و ارائه طرح مهندسي توليد بهينه از هر ميدان كه منجر به بازيافت بيشتر نفت شود، از مهمترين فن‌آوري‌هاي بخش بالادستي نفت مي‌باشد. در حال حاضر، از ۷۶ ميدان نفت و گاز فعال كشور بهره‌برداري مي‌شود كه بايستي اطلاعات مختلف آن به‌روز شود. طي ساليان اخير، بدلايل متعدد

نظير جنگ تحميلي و غيره، مطالعه جديدي به منظور به‌روز نمودن مطالعات انجام شده قبلي صورت نگرفته بود. از اين‌رو، وزارت نفت با مشاركت شركت‌هاي داخلي و خارجي طرح مطالعه برخي از ميادين نفتي را به منظور توسعه افزايش توليد و بازيافت نفت آغاز نموده است. در اين راستا، مطالعه ۲۸ ميدان نفتي اكتشافي و فعال زير به شركت‌هاي ايراني و خارجي واگذار شده است. جدول (۵-۲) مشخصات ميادين نفتي و گازي مورد مطالعه تا پايان سال ۱۳۸۱ را نشان

مي‌دهد. از ميان ميادين فوق، مطالعه جامع ميدان نفتي منصوري (آسماري) تكميل شده است. براساس اين مطالعات، ميزان نفت‌خام درجاي اين مخزن يك ميليارد بشكه بيش از نفت درجاي اعلام شده قبلي است. همچنين، تا پايان سال ۱۳۸۱، بيش از ۹۰ درصد مطالعه ميادين مارون (بنگستان) و پارسي نيز به پايان رسيده و برآورد مي‌شود نفت خام درجاي اوليه ميدان پارسي نيز به ميزان ۱۱۰ ميليون بشكه افزايش يابد.

علاوه بر طرح‌هاي فوق، مطالعه ۲۸ ميدان ديگر در مناطق نفت‌خيز جنوب، فلات قاره و مركزي با استفاده از مهندسين مشاور ايراني در حال اجراست. همچنين، مطالعه ۵ ميدان در خشكي و ۸ ميدان در دريا نيز در قالب قراردادهاي توسعه ميادين به روش بيع متقابل در دست اجرا مي‌باشد. جدول (۶-۲) اهداف توليد ميادين نفتي در حال توسعه به روش بيع متقابل را نشان مي‌دهد.

لازم به ذكر است كه در فاصله سال‌هاي ۷۷ـ۱۳۶۷، آهنگ فعاليت‌هاي اكتشافي نسبت به سال‌هاي گذشته به تدريج سرعت گرفته و امكانات بيشتري به توسعه ميادين تخصيص داده شد. جدول (۷-۲)، اكتشافات جديد ميادين نفتي كشور در طي سال‌هاي ۸۱-۱۳۷۷ را نشان مي‌دهد. با توجه به اين جدول، در سال ۱۳۸۱ سه ميدان جديد نفتي با ذخيره نفت در جاي اوليه برابر با ۶/۷ ميليارد بشكه، كشف و به مجموع ميادين نفتي كشور افزوده شد كه حدود ۵/۱۴ درصد كل ذخاير كشف شده طي دوره ۸۱-۱۳۷۷ محسوب مي شود. بعد از يك سال ركود در بخش اكتشاف نفت، سال ۱۳۸۱ جزء بهترين سال‌هاي اكتشافي در اين بخش محسوب مي‌گردد.

جدول: مطالعات ميادين نفتي و گازي تا پايان سال ۱۳۸۱
نام ميدان نام سازند نام مهندسين مشاور
منصوري آسماري پرآور ـ جي سي آ
پازنان نفتكاو ـ تكنيكا
شادگان نفتكاو ـ تكنيكا
كرنج نفت كيش ـ اسپرول
پارسي كاناز مشاور ـ هيدروسرچ
مارون استات اويل ـ پژوهشگاه صنعت نفت

اهواز استات اويل ـ پژوهشگاه صنعت نفت
پايدار سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
خشت پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
بوشگان پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي

رگ سفيد آسماري + بنگستان نفت كيش ـ اسپرول
گچساران تهران انرژي ـ فرنلب

بي بي حكيمه شركت نفت استات اويل ـ پژوهشگاه صنعت نفت
دانان سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
كوه كاكي پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
مارون بنگستان شاره ژرف ـ اي سي ال
پايدار غرب سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني

سركان سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
ماله كوه سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
دهلران سروك سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
سروستان پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
سعادت آباد پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي

شوروم پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
كوه موند جهرم ـ سروك نفتكاو ـ تكنيكا ـ پتران ـ تروساتاديز
كوه ريگ داريان پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي

دودرو فهليان پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
كبود آسماري + سروك سين تف ـ پي آر و رينرتسن و پژوهشگاه صنعت نفت و پارس كاني
بوشهر سورمه پترو فك ـ انگليس و ائي . سي. ال و پتروفك ـ ايران و ج. تي. جي
جدول : اهداف توليد ميادين نفتي در حال توسعه به روش بيع متقابل
نام ميدان توليد نهايي (هزار بشكه در روز)
دورود ۲۲۰
بلال ۴۰

سروش ۱۰۰
نوروز ۹۰
نصرت و فرزام ۵/۱۶
سلمان ۱۳۰
دارخوين ۲۱۰

فروزان ۱۰۵
اسفنديار ۴
مسجد سليمان ۷/۲۴
سيري «آ» ۲۴

سيري «ئي» ۱۰۰
جدول : اكتشاف ميادين نفتي جديد طي سالهاي ۸۱- ۱۳۷۷
نام ميدان ذخيره نفت در جاي اوليه
(ميليون بشكه) سال اكتشاف

لايه نفتي پارس جنوبي
آزادگان
چنگوله
آرش
كوشك
منصور آباد
توسن
فهليان (افق خامي ميدان آزادگان)

افق خامي ميدان بينك
تاقديس حسينيه در افق خامي ۶۰۰۰
۲۵۰۰۰
۹۴۴
۱۶۸
۹۰۰۰
۳۳۷۶
۴۷۰
۶۰۰۰
۷۷
۱۵۲۶ ۱۳۷۷
۱۳۷۸
۱۳۷۸
۱۳۷۹
۱۳۷۹
۱۳۷۹
۱۳۸۰
۱۳۸۱
۱۳۸۱
۱۳۸۱
جمع ۵۲۵۶۱ ــ

در مراحل نخستين اكتشاف‌هاي نفتي، وجود نشانه‌هاي سطحي از نفت يا گاز، به يافتن ذخاير زيرزميني كمك مي‌كرد، ولي امروزه اين روش‌هاي مستقيم اكتشاف كمتر قابل استفاده است زيرا بيشتر مناطقي كه داراي چنين نشانه‌هايي بوده‌اند، تاكنون مورد بهره‌برداري قرار گرفته‌اند. در حال حاضر، اكتشاف نفت و گاز شامل فعاليت‌هاي زمين‌شناسي، ژئوفيزيك و حفاري اكتشافي‌ـ‌توصيفي است كه در زمينه ژئوفيزيك، عمده روش بكار گرفته شده، عمليات لرزه‌نگاري دو بُعدي و سه بُعدي مي‌باشد. در ايران، روش لرزه‌نگاري سه بُعدي، بخصوص در مناطق دريايي، جديداً بكار گرفته شده و اكثر عمليات لرزه‌نگاري با استفاده از لرزه‌نگاري دو بُعدي و در مناطق دريايي خليج فارس و خزر صورت پذيرفته است.