הינך נמצא כאן

מה זה מאגר?

איך נוצרים נפט וגז?

נפט וגז נוצרים כתוצאה מהתפרקות של חומר אורגני, המצוי בשכבות המכונות "סלע מקור", במעבה האדמה.
מקור החומר האורגני הוא בצמחים ובעלי חיים ששקעו לקרקעית של ביצה, אגם או ים, ונקברו אט אט תחת חומר אורגני ומשקעים נוספים לעומק רב. מיד עם קבורתו מתחיל החומר האורגני לעבור שינויים כימיים ופיזיים שונים, תחילה כתוצאה מפעילות  מיקרוביאלית בטמפרטורות נמוכות יחסית (לרוב מתחת ל-50 מעלות צלזיוס, בעומק ממוצע של כ-2 קילומטרים). כך נוצר, בעומק רדוד יחסית, גז טבעי "ביוגני", המורכב רובו ככולו מגז מתאן (methane, CH4).

How_Oil&Gas_Form

ככל שסלע המקור נקבר עמוק יותר, התמורות החלות בו נגרמות בעיקר כתוצאה מהיחשפותו המתמשכת לטמפרטורות הגבוהות השוררות במעבה האדמה. סלע המקור "מבשיל" בטמפרטורות שבין 90 ל-140 מעלות צלזיוס (בעומק ממוצע של 3 עד 5 קילומטרים), טווח טמפרטורות המכונה "חלון הנפט", שכן בו יכול סלע המקור להקיז נפט. חימום נוסף יביא את סלע המקור ל"חלון הגז הרטוב", בערך בין 150 ל-175 מעלות צלזיוס (בעומק ממוצע של 5 עד 6  קילומטרים) שבו יכול סלע המקור להקיז קונדנסט וגזים פחמימניים כבדים יחסית. עלייה נוספת בטמפרטורה תביא את סלע המקור ל"חלון הגז היבש", בו הוא יקיז רק מתאן. תהליך ההבשלה התרמאלי של סלע המקור שתואר כאן מתקיים בעומק של קילומטרים בודדים, ובמהלכו חומר אורגני מוצק מתפרק בחלקו למולקולות נוזליות וגזיות (נפט וגז!), הפורצות להן נתיב דרך הסלע כלפי מעלה, בעיקר דרך סדקים, אל המאגר.

חלון הנפט

איך נוצר מאגר ומה היא מערכת פחמימנית?

מאגר נפט/גז הוא מבנה גאולוגי המצוי על-פי רוב  במעבה האדמה ומשמש "כלי קיבול" לנוזלים פחמימניים. מאגר נפט/גז נוצר כאשר כל האלמנטים הגיאולוגיים הבאים קיימים במעבה האדמה: 

  • סלע מקור – סלע עשיר בחומר אורגני, שממנו מוקז הנפט/גז במעבה האדמה כתוצאה מהבשלת החומר האורגני; הנפט/גז המשתחרר מסלע המקור עושה דרכו מעלה, בזכות היותו "קל" מסביבתו, אל סלע המאגר
  • סלע המאגר – סלע נקבובי המסוגל להכיל נוזלים וגזים; מרבית הנקבובים בסלע הם קטנים (סדר גודל של מילימטר);  הנפט/גז לא יכול "לברוח" מסלע המאגר בגלל קיומו של סלע אוטם מעליו.
  • סלע אוטם – סלע לא נקבובי ולא חדיר, שנוזלים וגזים מתקשים לעבור דרכו; הנפט/גז מתרכז באזור יחסית מצומצם מתחת לסלע האוטם בגלל קיומו של מבנה היוצר "מלכודת". 
  • "מלכודת" – מבנה בו שכבת המאגר והסלע האוטם מסודרים כך שהנוזלים והגזים מנוקזים לאזור מוגבל, ומונעים מהנפט/גז להמשיך לנדוד כלפי מעלה או לצדדים.

כאשר כל האלמנטים הגיאולוגיים האלה מתקיימים, ותהליכי הבשלת סלע המקור ונדידת הנפט/גז ממנו אל מלכודת קיימת מתרחשים בעיתם, מתקבל מאגר המכיל נפט/גז.

לכלל האלמנטים והתהליכים הקשורים בהיווצרות המאגר, כפי שפורטו כאן, קוראים "מערכת פחמימנית" (petroleum system). 

 

איך מוצאים מאגר?

איך יודעים איפה לחפש?

מרבית מאגרי הנפט/גז בעולם מצויים בעומק שבין קילומטר ו-5 קילומטרים  מתחת לפני הקרקע או מתחת לקרקעית הים. מאחר שלא רואים אותם, איך בכלל יודעים איפה להתחיל לחפש אחריהם?

תחילה מנסים לאתר סימנים על-פני השטח לקיומו של המאגר בעומק:

  1. נביעות טבעיות של זפת או קרומים דקים של שמן על פני מים עשויים להעיד על קיומו של מאגר בעומק ש"דלף".
  2. הצלחה של יזמים אחרים בקידוחים באזור מעידים על קיומה של מערכת פחמימנית מוכחת במעבה האדמה.  
  3. אם האזור דומה מבחינה גאולוגית לאזור אחר (שיכול להיות רחוק מאוד גיאוגרפית) שבו יש הוכחות לקיומו של  נפט/גז. * לדוגמא, קיומם של מאגרי נפט/גז משמעותיים לחופי אפריקה המערבית, הצביעו על התכנות לקיומם של מאגרי נפט/גז לחופי דרום-אמריקה המזרחית.

ברגע שהחלטנו להתמקד באזור מסוים, אנחנו מקבצים את כל הידע הגאולוגי הקיים עליו. בדומה לעבודת בלשים, שבבואם לפענח פשע אינם יודעים בהכרח איזו פיסת מידע תביא ל"פיצוח" התעלומה, גם גיאולוגים, בבואם לחקור אזור, מנסים ללקט מידע ממקורות רבים ומגוונים. חשוב לזכור שאין דרך ישירה וודאית לדעת מה יש במעבה האדמה מבלי לקדוח, ולכן, בשלבים ראשוניים, נדרשים רמזים עקיפים לקיומו של מאגר. בראש ובראשונה אנחנו מסתייעים בעבודות המתארות את ההיסטוריה הגיאולוגית של האזור ובעבודות גיאופיזיות אזוריות המתארות את המבנה והרכב הסלעים בעומק, אך גם מפות תבליט, תכסית, מחצבים, בתי גידול, שימושי קרקע, מסמכים היסטוריים וממצאים ארכיאולוגיים עשויים לשאת מידע קריטי לאיתור מאגרים. 

עבודת ההכנה הזו נדרשת, אך אינה מספקת בכדי לקבל החלטה על קידוח. עבודת ההכנה מתווה למעשה את הדרך לסקירה וניתוח ממוקדים ומדויקים יותר של מבנה והרכב השכבות שבתת-הקרקע, בעיקר באמצעים גיאופיזיים.  

באילו שיטות משתמש הגיאולוג?

במסגרת חיפושי נפט וגז נעשה שימוש בשיטות גיאולוגיות וגיאופיזיות שונות. השיטה הנפוצה ביותר היא שיטת הרפלקציה הסייסמית המבוססת על שידורם של גלי קול לתת הקרקע, וקליטתם על ידי מערך של חיישנים הפזורים בפני השטח. הרפלקציה משמשת לדימות מבנים גיאולוגיים בעומק של מספר קילומטרים. בנוסף, בכדי לתאר את המבנה וההרכב של הסלעים בעומק, נעשה שימוש בסקרי כבידה הממפים את עוצמת שדה הכבידה באזור, וסקרים מגנטים המודדים את השינויים בעוצמת השדה המגנטי. מסקרים אלו ניתן ליצר מפות דוגמת זו שלמטה.

 

  Earth Gravity

מהו סקר סייסמי?

בדומה לבדיקת "אולטרה-סאונד", באמצעותה סוקרים את איברינו הפנימיים, כך גם סקר סייסמי יוצר תמונה של תת הקרקע. בשני המקרים גלי קול משודרים ונקלטים בעזרת מערך חיישנים המאפשרים דימות של הנסתר מהעין. סקרים סייסמים נעשים בים וביבשה, תוך שימוש בגלי קול המופקים ממקורות אנרגיה שונים. גלי הקול מוחזרים לפני השטח ממשטחי מגע בין שכבות גיאולוגיות שונות (עקב הבדלים בתכונות הפיזיקאליות שלהן) ונקלטים על ידי מערך חיישנים הפרוסים על פני הקרקע. באמצעות רישום משך הזמן מרגע הפקת גל הקול ועד לקליטתו בחיישנים, והתאמתו למהירות תנועת הגלים בתת הקרקע, ניתן להעריך את עומק השכבות. נתונים אלה משמשים ליצירת תמונה, הנקראת "חתך סייסמי", המייצגת את מבנה, השתרעות ובמידה מסויימת גם את הרכב השכבות בתת הקרקע.

Seismic Survey

איך מפענחים סקר סייסמי?

החתך הסייסמי מורכב מאוסף קווים המייצגים את מבנה השכבות בתת הקרקע. מהדגשה גרפית של קווים רציפים בבליל הקווים של הסקר הגולמי, שהיא הצעד הראשון ב"פענוח", מבליחה תמונה דו-ממדית. מפענוח של מספר חתכים סמוכים ניתן ליצור מפות ותמונות תלת-ממדיות של תת-הקרקע, שעל בסיסן יכול הגאולוג לאמוד דברים רבים, החל בהתכנות להמצאות מאגר, וכלה בתכולתו ותכונותיו.

Interprtation

 

איפה קודחים?

איך הופכים רעיון למעשה?

גיאולוגים אוהבים לומר ש"נפט נמצא בראשו של הגאולוג"; ואכן, השלב הראשון באיתור המאגר מתחיל ברעיון, שהוא למעשה סיפור גיאולוגי המתאר בקווים כלליים מאוד איך עשוי להיווצר מאגר במקום בו אנחנו מחפשים: סלע מקור ששהה בעומק הנכון מספיק זמן כדי להבשיל ולהקיז נפט-גז, שנדדו אל תוך מלכודת נפט-גז קיימת, המורכבת מסלע מאגר המכוסה על ידי סלע אוטם. לסיפור הגיאולוגי הזה קוראים “play” (אין עדיין שם בעברית). לדוגמא, התגליות הגדולות לחופי ישראל (לוויתן, תמר, וכו') משתייכות כולן ל-play אחד המכונה בקיצור "חולות תמר", אך שמו המלא, אם תרצו, הוא "גז ביוגני בחולות מיוקניים במבנים אנטיקלינליים".  

מרגע שיש את הרעיון, ה-play, מתחילים ל"צוד"  אחר מרכיביו בסקר הסייסמי. בעיקר תרים אחר מלכודות, שהן הדבר הבולט ביותר בתמונה הסייסמית, כי הגיאומטריה שלהן היא ייחודית. את המלכודות שנראות מתאימות מכנים “lead”, או בתרגום חופשי "מוביל" (כמו בחקירה משטרתית). ה"מובילים" הם למעשה מלכודות שטרם מופו בפירוט. מתוך שלל ה"מובילים" אנחנו בוררים "פרוספקטים"; אלה  מלכודות שנראות על-פניו כמבטיחות ביותר. אנחנו ממפים אותן, על-גבי הסקר הסייסמי,  באופן מדויק ככל הניתן, ומעריכים את היקפן (מבחינת כמות הנפט/גז שבהן), ואת סיכויי ההצלחה הגיאולוגיים למציאת נפט/גז בהן. את כל הפרוספקטים שמיפינו אנחנו מדרגים על-פי שני מאפיינים: גודלם (המתורגם לכמויות בחביות נפט לדוגמא), וסיכויי ההצלחה שלהם. מאחר שקידוח, ובעיקר כזה בים עמוק, הוא עסק יקר (כ-100 מיליון דולר לקידוח), בוררים את הפרוספקט המתאים ביותר ואותו קודחים. כאן נכנסים גם שיקולים כלכליים ואחרים. לדוגמא, אם השוק לגז הוא חלש (קרי, אין ביקושים), נעדיף, על פניו, לקדוח לפרוספקטים של נפט.

 

איפה קודחים את קידוח האקספלורציה?

לקידוח האקספלורציה מספר מטרות:

  1. להוכיח שיש נפט/גז במאגר
  2. לקבוע את סוג וטיב סלע המאגר
  3. לקבוע את הרכב הנפט/גז שבמאגר
  4. לקבוע את גובה עמודת הנפט/גז

בהתאם למטרות קידוח האקספלורציה, מקובל למקמו במקום שבו סביר שעמודת הנפט/גז במאגר תהיה הגבוהה ביותר. בנוסף, מקובל לבצע בו בדיקות מקיפות (לרוב מעבר למה שעושים בקידוחים אחרים), ולהביא במהלכו דוגמאות סלע ונוזלים מהמאגר. מטרות משניות עשויות להיות לקדוח גם דרך סלע המקור (בכדי לאמת/לאשש את כל מרכיבי המערכת הפחממנית); ואולי אף לנסות ול"השחיל" יותר מפרוספקט אחד בקידוח.

 

איך יודעים אם הצלחנו?

קיימות מספר בדיקות, הנערכות באופן רציף במהלך הקידוח, שעשויות להעיד על המצאות נפט/גז בשכבות אותן חדר המקדח:

  • הרכב החומר (שבבי סלע ונוזלים) העולה מהקידוח
  • הלחץ בקידוח
  • לוגים (בעיקר לוג ההתנגדות החשמלית)

בכל הקשור לקידוחי אקספלורציה, מבדילים בתעשייה בין שלושה סוגי "הצלחה" :

  • "הצלחה" טכנית: המקדח הגיע לעומק שנקבע בתכנית הקידוח
  • "הצלחה" גיאולוגית: ממצאי הקידוח תואמים את הניתוח הגיאולוגי
  • הצלחה כלכלית: ממצאי הקידוח מעידים על המצאות מאגר בר-הפקה כלכלית

לאחר שגילינו "סימני" נפט/גז במאגר, ואימתנו את הממצא על-ידי הצלבה של מספר בדיקות, ובעיקר ממצאי הקידוח והסייסמיקה, צריך לעדכן את אומדן המשאבים, ואז לענות על שאלה פשוטה: האם ניתן להפיק את הנפט/גז באופן כלכלי? רק אם התשובה לכך חיובית, ניתן להכריז על הצלחה, שמשמעותה המשך העבודה על התגלית.

סרטון חיפוש   דלק קידוחים ואבנר