نهير قاسم جبار – رئيس جيولوجيين أقدم
مكونات رواسب النفط:
النفط او الغاز مزيج من الهيدروكاربونات اي ان عنصري الكاربون والهيدروجين هما العنصران المهمان في مركبات النفط والغاز. ويتواجد هذان العنصران بوفرة في الطبيعة وبصورة متحدة وان قسم كبير منها يمكن تحضيرها في المختبرات وبصورة عامة فان المكونات الرئيسية تعود بصورة اساسية الى أحد النوعين:
1. سلسلة البارافيين او الميثان الحاوية على السلاسل المستقيمة ذات الرمز CnH2n+2
2. سلسلة نبتين والتي يرمز لها CnH2n
تسمى كلتا هاتين السلسلتين مركبات اليفاتية Aliphatic اما المركبات الاروماتية وهي مبنية على اساس حلقة البنزين فان لها الرمز العام CnH2n-6 وتتواجد في النفط الخام ولكن بنسب قليلة.
خامات النفط يكون اما خامات ذات قاعدة برافينية او خامات اسفلتية القاعدة او يكون النفط ذات قاعدة مختلطة.
خامات النفط ذات القاعدة البارافينية تمثل نسبة واطئة من النفوط المكتشفة في العالم واغلبها يتركز في صخور العصر القديم في شمال امريكا وافريفيا وجنوب شرق اسيا.
اما خامات النفط اسفلتية القاعدة تسودها المركبات النبثية فتكون فيها نسبة الأسفلت عالية وتتركز وجود هذا النوع من النفوط في كاليفورنيا والمكسيك والاتحاد السوفيتي وبعض خامات خليج السويس.
اما خامات نفوط الشرق الاوسط كان اغلبها يكون ذات قاعدة مختلطة (نبتين وبرافيين)
تحوي خامات النفط على بعض المركبات الهايدروكاربونية لا تنتمي الى سلسلة البنتين ولا البرافين وتسمى هذه المركبات بالمركبات النادرة وتشمل على سلسلة المواد الشمعية والكحول المعقد وكحول اروماتية طيارة ومركبات ايسوبرنبود والتي هي اساس المطاط في النفط.
أقرأ أيضاً تأريخ إنتاج النفط في العراق
المواد الغير هيدروكاربونية في النفط والغاز
من اهم المواد الغيرهيدروكاربونية في النفط والغاز هي الكبريت- نتروجين – اوكسجين وكذلك بعض المركبات العضوية لبعض الغازات المعدنية لاسيما مركبات الفناديوم والنيكل.
الكبريت ومكوناته:
يحتوي النفوط العراقية على نسبة عالية من محتوى كبريتي والمركبات العضوية المعدنية ويتواجد الكبريت في الخامات الثقيلة اكثر منه في الخامات الخفيفة،وتكون نسبة ضئيلة من المحتوى الكبريتي كعنصر كبريت حر أو (ذائبة أو في حالة ذوبان) او كغاز ثنائي كبريتيد الهيدروجين.
الخامات الحاوية على كميات من غاز ثنائي كبرتييد الهيدروجين التي يمكن الشعور بها تسمى الغازات الحامضية (Sour gases)
اما اذا الخامات تحوي على نسبة ما بين (0.1% – 0.2%) أو اقل تسمى بالنفط الخام الحلو(Sweet oil). النفوط واطئة المحتوى من الكبريت هي التي اقل من 0.06% بالوزن من الكبريت والنفوط متوسطة المحتوى من الكبريت هي تلك الحاوية ما بين (0.6 – 1.7 %) والنفوط العالية عالية المحتوى من الكبريت هي الحاوية على نسب تزيد عن 1.7% بالوزن .
أما المحتويات الأخرى في الخامات، ففي بعض الخامات يتواجد نسبة عالية من النتروجين والهليوم والأرغون وثائي اوكسيد الكاربون وان نسب هذه الغازات قد تكون عالية ويمكن استغلالها اقتصاديا كما ويحتوي النفط الخام بعض الغازات مثل الفناديوم والنيكل.
اصل النفط ومراحل تكونها
تعددت الافكار والاراء هو اصل النفط وطريقة تكوين رواسبه وعلى هذا الاساس ظهرت العديد من النظريات في هذا المجال وكلها تشير في مضمونها العام الى احد عنصرين لتكوين النفط من احدهما :اما عنصر لا عضوي واما عنصر عضوي
وان عدد هذه النظريات كثيرة وعديدة اللاعضوية ومنها عضوية وسنتطرق بشكل مختصر الى اهم تلك النظريات:
النظريات اللاعضوية
يعتمد اصحاب هذه النظريات على عدة خواص طبيعية في وجود مركبات من غازات هيدروكاربونات في الاجزاء المحيطة بالارض والكواكب الاخرى ايضا خروج الغازات الهيدروكاربونية مع البراكين وكذلك وجود رواسب صلبة من النفط تملئ السدود وتقطع في الصخور الرسوبية مثل الصخور النارية وكذلك وجود رواسب نفطية مع بعض الينابيع الحارة.
كما ان هناك اتجاها كيمائيا شجع بعض العلماء في وضع نظريات تؤيد تكون النفط في المواد اللاعضوية متوفرة في الارض اهم النظريات اللاعضوية متمثل بما يلي:
النظريات الفضائية
وتشير هذه النظرية الى ان المجال الهوائي حول الارض مثله ومثل هذه الكواكب كانت به نسبة من الغازات الهيدروكاربونية تكثفت فيما بعد وبعمليات كيميائية طبيعية مثل البلمرة تحولت الى مواد هيدروكاربونية نفطية اختزنت في الصخور حيث تم العثور على بعضها بالتنقيب.
نظريات الفلزات القلوية
تفترض هذه النظريات ان هناك فلزات قلوية حرة في باطن الارض تتفاعل مع ثنائي اوكسيد الكربون وتحت تاثير الضغط والحرارة العاليين هناك تكون الكاربيدات والاستيليدات وهي التي تتفاعل مع الماء لينتج الاستلين والتي بعملية البلمرة وتحت تاثير درجات الحرارة العالية تتحول الى بنزين ومنه تتكون هيدروكاربونات معقدة التركيب تشبه النفط في تركيبه الكيميائي.
النظرية البركانية
تفترض هذه النظرية على اساس وجود تصاعد لغازات هيدروكاربونية من الفوارق والينابيع وضمن غازات النشاط البركاني وكذلك تواجد بعض الرواسب الهيدروكاربونية في الصخور النارية.
النظرية المكمائية
تفترض هذه النظرية ان النفط الموجود في الصخور الرسوبية تكون من الميثان والاسلتيين وهيدروكاربونات مشبعة اخرى من الماكما القاعدية.
النظرية الكيميائية
تفترض هذه النظرية انه بامكان تحضير النفط على اساس وجود كاربيدات الفلزات ضمن المكونات في الاعماق السحيقة وتفاعله ببخار الماء تحت الضغط ودرجة الحرارة العاليين وتحوله الى النفط المتكون من هذا التفاعل قد هاجر وصعد الى الصخور الرسوبية حيث يقمع في المكافئ النفطية المختلفة.
النظريات العضوية
هذه النظريات اكثر شيوعا والاكثر قبولا في مجال تكون النفط الخام وتؤيد هذه النظريات بان النفط الخام هو من اصل عضوي (نباتي وحيواني) الا ان هناك اراء مختلفة في اصل المادة الاولية التي تكون منها النفط ولهذا اصبح هناك من يؤمن بالاصل النباتي للنفط فقط او حيواني فقط ولكن الكثيرون يؤيدون الاصل المشترك للنباتات والحيوانات.
نظرية الاصل النباتي فقط
تفترض هذه النظرية بان هناك كميات كبيرة من الطحالب والفطريات وبكتريا وحبوب اللقاح في الصخور الرسوبية وبفعل درجات الحرارة العالية تتحول الى مواد هيدروكاربونية تشبه في تركيبها المواد النفطية.
نظرية الاصل الحيواني
تفترض هذه النظرية ان الشحوم الحيوانية تتحول الى مواد هيدروكاربونية مثل النفط السخن الى درجة حرارة 400 درجة مئوية واثبتت هذه النظرية ان الشحوم لبعض الحيوانات البحرية والاسماك هي مصدر النبتونايت في الصخور الطينية.
نظرية الاصل المختلط
تفترض هذه النظرية ان النفط متكونة من اية مادة عضوية سواءا كانت نباتية ام حيوانية تترسب وتدخن مع الصخور الرسوبية في احواض الترسيب ذات الشروط الملائمة تتكون النفط من انغلاق جزئي للحوض عن المياه المحيطة ووجود بكتريا وتحت تاثير الحرارة والضغط العاليين في قاع الحوض. عندئذ يتحول تلك المواد الى النفط يختلف في مواصفاته من مكان لاخر حسب تاثير عوامل تفسخ او تحلل ومداه الزمني وطبيعة حوض الترسيب ثم العوامل التي تلي عملية التكوين من هجرة وحركة….الخ
مراحل تكون النفط
ان عملية تكون النفط تمر بعدة مراحل حسب ما جاء بالبحوث الحديثة وهذه المراحل هي:
مرحلة تجمع المواد العضوية:
في هذه المرحلة تتجمع المواد العضوية سواء كانت من الاصل نباتي او حيواني والتي تحتوي على نسبة من الكاربون عضوي والتي لها قابلية على الحصول والاحتفاظ بالهيدروجين ومحتوى واطئ من الاوكسجين مع الاحتمال تواجد ايونات الحديد، النحاس، الزنك، بالاضافة الى الفسفور
مرحلة دفن المواد العضوية:
في هذه المرحلة تدفن المواد العضوية في قاع المياه وبصورة سريعة دون تعرض للهواء لفترة طويلة وبعيدا عن المياه الارضية حاملة القواعد والاملاح او اي عملية من عمليات اعادة الترسيب.
مرحلة التحوير اللاحق:
تتحول المواد العضوية الاصلية الى الكيروجين تزداد خلال هذه الفترة نسبة الهيدروجين الى الكاربون ويتم التخلص من الاوكسجين والنتروجين وبفعل الاحياء المايكروبائية وتتكون نتيجة لتزايد الضغط والحرارة.
• نواتج مائية ذات محتوى هيدروجين عالي تتحول فيما بعد الى النفط والغاز الطبيعي.
• بقايا عالية من الكاربون كالفحم البتيومي.
مرحلة التحوير الحراري:
وتنتج من زيادة درجة حرارة نتيجة دفن الزائد يؤدي الى الاغطاط وتحلل الكيروجين يتولد الهيدروكاربون من نفط وغاز ( وهي فترة تولد الرئيسية اما الانحلال او تكسر الحراري للكيروجين).
فترة التحول التغيري:
ويتم الوصول اليها في اعماق الدفن السحيقة وهي اخر مرحلة للتطور المواد العضوية. ان جزء الاكبر من النفط يكون في درجة حرارة ما بين 80- 130 درجة مئوية وتتكون تجمعات صغيرة ما بين 130- 150 درجة مئوية.
هجرة النفط وتجمعه
بعد تكون النفط والغاز في خامات الصخور الام ( الصخور التي تتكون فيها النفط اصلا) وبسبب الضغط المسلط عليها والناتج من وزن الطبقات المترسبة فوقها وعوامل تثاقلية ( الجذب الارضي) وعوامل تاثير الهايدروكيلي والخاصية الشعرية وتغيير حجم مسام الصخور يهاجر النفط من صخور الام الى مكامنها الحالية وتقسم الهجرة او حركة النفط الى ما يلي:
• الهجرة الاولية Primary Migration
لا تتعدى عملية انتقال وحركة النفط والغاز المتولد خلال المسامات الشعرية لصخور المصدر.
• الهجرة الثانوية Secondary Migration
وهي حركة النفط والغاز خلال مسامات اكبر للصخور الناقلة والصخور المكمنية الاكثر مسامية ونفوذية بعد طردها من صخور المصدر حيث تصل مسافات الهجرة الثانوية الى عشرات او مئات الكليومترات احيانا.
• الهجرة الثالثة Third Migration
وهي تعني انتقال النفط والغاز عن طريق الصدوع والتشققات الموجودة في الصخوركما وتقسم الهجرة الى هجرة راسية وافقية موازية لمستويات التطبق وتستمر عملية انتقال او هجرة النفط والغاز خلال الطبقات الجيولوجية النفاذة حتى تعترضه طبقة غير نفاذة (صماء) تعمل كحاجز يمنع استمرار حركته حيث ياخذ بالتجمع هناك.
ويتجمع النفط والغاز في طبقة ما عندما تتوفر الشروط الجيولوجية الاتية:
1. وجود طبقة صخرية خازنة اي تكون ذات مسامية ونفوذية كافية.
2. توفر حاجز يمنع استمرار حركة النفط والغاز والمقصود به طبقة صخرية غير نفاذة (صماء)
3. وجود حاجز اقفال ( انغلاق) يمنع تسرب النفط اوالغاز جانبيا.
4. وجود صخور مصدرية (صخور الام) لها القابلية على توليد نفوط وغازات قريبة.
اصل نفوط العراق وطرق هجرته – نبذة تاريخية
كان الاعتقاد السائد بين الكثير من الجيولوجيين منذ بداية هذا القرن حتى نهاية الخمسينات ان صخور المصدر او المولدة للنفوط المتجمعة في تكوينات العصر الثلاثي في حقول العراق الشمالية هي الصخور الموقعية التابعة للحقب الثلاثي نفسه حيث قال ويكس 1958 ان مصدر النفوط الحقب الثلاثي في حقول كركوك والقيارة وغيرها من نفوط شمال ووسط العراق هي الصخور السجيلية المكونة لطبقات الحقب الثلاثي المتزامنة في الترسيب مع الصخور الجيرية- الدولوماتية ذات الصفات المكمنية الفريدة في حقول كركوك والتي تطلق عليها مجموعة كركوك او الحجر الكلسي الرئيسي او مكامن العصر الثلاثي في شمال العراق اضافة الى الصخور المتواجدة في تكوين الفتحة كما وافترض ايضا ان الهجرة الافقية بالدرجة الاولى هي المسؤولة عن تحرر وهجرة النفوط من صخور مصدرها باتجاه الصخور المكمنية الرئيسية الحالية المتزتمنة معها في الترسيب.
اما دنكتون سنة 1958 فقط بين ان نفوط الحقب الثلاثي في حقل كركوك ذات اصل عميق يعود الى الصخور الحوضية للجوراسي والطباشيري المترسبة في شرق العراق وان هذه النفوط التي تحررت قد هاجرت هجرة اولية لتخزن في مصائد طبقية وتركيبية تعود الى مكافئ الجوراسي – الطباشيري قبل ان تهاجر هجرتها اللاحقة نحو الاعلى والتي اسماها هجرة ثانوية لتتجمع في صخور الحقي الثلاثي الحالية.
كما اكد دنكتون بدراسته على جيولوجية شمال العراق ما جاء اعلاه وذلك بعد تحليل تفصيلي لطبقات الصخور المستخلصة من عدد كبير من نماذج الابار المحفورة في شمال العراق حيث بين ان التكسرات الممتدة من مكافئ الحقب الثلاثي من الاعماق والتي احدثها الحركات التكتونية الالبية المكونة لمصائد الحقب الثلاثي في شمال العراق كانت القنوات الرئيسية التي هاجرت من خلالها نفوط الجوراسي والطباشيري من مكامنها الاولية تاركة ورائها بعض النفوط مخزونة في مكافئ الحقب الجوراسي والطباشيري حاليا.
النظرية الحديثة لاصل نفوط العراق وطرق هجرتها
اصبحت دراسة الصخور المولدة للنفط والغاز من الدراسات الاستكشافية الحيوية الحديثة لاستكشاف وتقييم مناطق احتمالات النفطية وحيث ان التاكد من وجدوها في مناطق محددة يلعب دورا بارزا في توجيه عمليات الاستكشاف والتقييم ومن ثم تحديد مناطق الحفر الاستكشافي دون الخوض في مجازفات باهضة الثمن.
تعرف الدراسات الجيوكيمائيية الحديثة صخور المصدر بانها الصخور الرسوبية التي ولدت الهيدروكاربونات باحتوائها على مواد عضوية مولدة بكميات كافية لتوليد ما يكفي لتجهيز وهجرة وتجمع كميات اقتصادية منها. اما الصخور المولدة المحتملة فهي الصخور التي لها القابلية على توليد الهيدروكاربونات ولكنها لم تصل الى مستوى النضوج الحراري.
حركة توليد الهيدروكاربونات في الصخور المولدة تقسم الى ثلاثة مراحل وتبعا لدرجة الحرارة في الاعماق كما في الشكل وهذه المراحل هي:
I. مرحلة التحوير
وتتم فيها تحويرات بايولوجية وكيميائية للكيروجين في الصخور المولدة وتكون في النهاية نفوط ثقيلة جدا مع بعض الغازات الرطبة.
II. مرحلة التحور التام
وهي المرحلة الاساسية التي تتولد فيها النفوط حيث يتم في بدايتها تولد نفوط ثقيلة_ متوسطة مع بعض الغازات شبه الرطبة تتحول في نهاية الى نفوط خفيفة جدا مصحوبة بغازات جافة.
IIIمرحلة ما بعد التحور
وفي هذه المرحلة تتحول غالبية النفوط الى مكثفات وغازات اضافة لتوليدها للغازات الجافة نتيجة كسر الكيروجين في الصخور المولدة. وفي الاخير تتحول جميع الهيدروكاربونات الى كاربون فقط.
الكيروجين:
فهو خليط من المواد ذات وزن جزيئي عالي جدا غير قابلة للذوبان في المذيبات العضوية ومتواجدة في الصخور الرسوبية وبنسب متفاوتة ويقارن عن القير bitumen حيث ان الاخير قابل للذوبان في المذيبات العضوية.
هناك ثلاثة انواع من الكيروجين وهي:
صنف i
ويتكون من مواد عضوية اغلبها طحالب ذات منشا بحري وله قابلية لتوليد نفوط وبنسبة عالية مع قليل من الغاز.
صنف ii
ويتكون من زيوت طحالب بحري المنشا وذو قابلية اقل من سابقها لتوليد النفوط والغازات ولكنه يعتبر مهم في هذا المجال ولانه يحوي نسبة عالية من الكبريت ويتواجد في صخور السجيل الجيري.
صنف iii
ويتكون من نسبة عالية من المواد النباتية ذات الاصل الغازي وله قابلية عالية لتوليد الغاز.
ان تواجد الكيروجين وحده ليس العامل الاساسي في عملية تحول الهيدروكاربونات وهجرتها الى المكافئ مالم تكن هذه المواد مطمورة تحت اعماق كافية لانضاج الكيروجين فيها عليه فقد ازدادت دراسة الاعماق وعلاقته بالهيدروكاربونات حيث اوضحت الدراسات الجيوكيميائية ان كميات قليلة من النفوط ذات منشا بحري يكمنها ان تتولد عند انطمار المتراكمات الرسوبية لاعماق قد تصل عن 1400م يطلق على هذا العمق ( بداية النضوج الحراري) الا انه من الصعب تحديد بداية عمق النضوج الحراري وذلك لان ذلك يعتمد على التدرج الحراري لكل منطقة وحدة الانطمار للمواد العضوية.
وعليه فانه يمكن القول بان الدراسات الحديثة اظهرت بان صخور المصدر القادرة على توليد النفوط والغازات في العراق تتواجد بنسب متفاوتة في معظم صخور الاحقاب الجيولوجية الا ان معظم صخور الدهر الحديث والطباشيري الاعلى في اغلب الاماكن لم تصل الى مستوى النضوج الحراري لتوليد وهجرة الهيدروكاربونات وتعد صخور فترة الجوراسي الاعلى والطباشيري الاسفل من اهم الازمنة الجيولوجية التي تواجدت فيها الصخور المصدرية لنفوط العراق وحسب ماجاء في العديد من الدراسات الجيوكيميائية كما وان صخور الحقب السيلوري في غرب العراق قد لعبت دورا اساسيا في توليد ضغوط المنطقة كما هي الحال في حقل عكاس.
اما عن هجرة النفوط فان الدراسات الحديثة تؤكد بان الضغوط العالية الناجمة عن السماكة الكبيرة للصخور الرسوبية التي قد تصل في بعض الاماكن للهيدروكاربونات والهجرة الاولية للنفوط باتجاه المرتفعات الجيولوجية القديمة ادى الى هجرة وتجميع كميات هائلة من النفوط في حقول شمال ووسط العراق.
