ماهیت گاز طبیعی
گاز طبیعی عمدتا از متان (CH4) یعنی ساده ترین نوع هیدروکربن، و هیدروکربن های سنگین تر و پیچیده تری همچون اتان (C4H10) ، پروپان (C3H8) و بوتان (C4H10) تشکیل شده است. گاز عمومی که در منازل و امکان مورد استفاده قرار میگیرد در اصل متان خالص است که گازی بیرنگ و بی بو با شعله ای کم رنگ و نسبتا روشن می‌سوزد. بویی که در هنگام استشمام آن به مشام می‌رسد به آن اضافه شده است. گاز طبیعی تمیزترین سوخت فسیلی است زیرا عمدتا فقط بخار آب و دی اکسید کرین تولید می‌کند. در مناطقی که از لحاظ جغرافیایی فاقد خطوط لوله انتقال می‌باشند به جای گاز طبیعی از گاز نفتی مایع شده (LPG) که اصولا همان پروپان است استفاده می گردد. گاز طبیعی غالبا ناخالصی هایی همچون دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، آب ، نیتروژن، هلیوم و سایر گازهای نادر را در خود دارد.
خاستگاه گاز طبیعی
به صورت کلی تقریبا تمام گاز طبیعی را از ذخایر زیرزمینی استخراج می‌نمایند که همین موضوع موجب می‌گردد تا گاز طبیعی با نفت همراه شود. گاز طبیعی و نفت خام میلیون ها سال قبل در اثر تجزیه و فاسد شدن گیاهان و حیواناتی که مرده و اجسادشان به قسمت های زیرین دریاچه ها و اقیانوس های قدیمی رانده می شد به وجود آمد. بخش اعظم این مواد در هئا تجزیه (اکسیده) و وارد جو شد، ولی بخشی از آن ها قبل از تجزیه، مدفون و یا وارد آب های راکد و فاقد اکسیژن گردید و از اکسیده شدن آنها ممانعت به عمل آمد.
طی قرون و اعصار، ماسه، گل و سایر رسوبات بر روی آن ها ته نشین و آن ها را به صئرت سنگ فشرده در آورد. با انباشت هرچه بیشتر این لایه ها، این مواد ارگانیک در سنگ های رسوبی حفظ شد. بالاخره وزن لایه های انباشتی ایجاد چنان فشار و گرمایی نمود که مواد ارگانیک به گاز و نفت تبدیل شد. یکی از لازمه های تولید گاز و نفت وجود دو پارامتر اصلی فشار و دمای بالای لایه های سطح می باشد. سنگ های دارای خاستگاه رسوبی از قبیل زغال سنگ، پلمه سنگ ها (شیل)، و برخی از سنگ های آهکی که رنگ تیره آن ها نشان دهنده وجود محتویات غنی ارگانیک آن هاست. بسیاری از بسترهای رسوبی دارای منابع ذخیره گاز است و عمدتا از آن ها گاز طبیعی تولید می شود.
زغال سنگ از مواد صرفا چوبی تشکیل شده است که در گذر زمان و در اثر تحمل میزان حرارت بالا به این شکل درآمده است.چوب و زغال سنگ دارای خواص شیمیایی ویژه ای بوده و به همین منظور فقط گاز متان تولید می کنند. گاز درون زغال سنگ از طریق شکاف های طبیعی آن به سطح می رسد و ابتدا منجر به تولید آب و سپس تولید گاز متان می شود. گاز طبیعی متان در اعماق سطحی و کم عمق که میزان حرارت کافی نیست تشکیل می‌گردد. گازهای تولید شده در سطح به دلیل فعل و انفعلات میکروبی (گاز بیوژنیک) تشکیل شده و به گازهای باتلاقی معروف است. این نوع گازها عمدتا وارد هوا شده و بزرگترین حوزه گازی جهان، حوزه یورنگوی سیبری است. در اعماق بیشتر و دمای بالاتر (بیشتر از 300 درجه فارنهایت یا 150 درجه سانتیگراد) گاز ترموژنیک ایجاد می‌شود که در قسمت زیرین پوش سنگ (caprock) تجمع پیدا می‌کند.
بخش اعظم منابع نفت خام و گاز طبیعی در اعماق زمین و در تله های متفاوت قرار دارند. طی سال های طولانی، لایه های سنگی در اثر فشار بسیار زیادی که به آنان وارد می شود به صورت عمودی و یا افقی حرکت می کنند. محل ذخیره گازهای طبیعی باید به میزان کافی دارای تخلخل باشد تا قابلیت نگهداری هیدروکربورها را داشته باشد و گفتنی است، تخلخل مورد نیاز ما از نوع تخلخل موثر است که در آن سوراخ ها به یکدیگر مرتبط بوده و قابلیت جابه جایی مواد بین آن ها وجود دارد. از لحاظ سنگ شناسی، قابلیت دیگری که سنگ مخزن نگهدارنده آن ها باید داشته باشد، تراوایی لازم و همچنین قدرت محبوس سازی و ممانعت از مهاجرت آن ها است. خصوصیات گاز طبیعی انباشت شده در هر نقطه از کره زمین به دلیل شرایط زمین شناسی گوناگون، متفاوت است.
تله های ساختاری
تله های ساختاری، حاصل فرایند شکستگی و یا تغییر شکل سنگ مخزن به دلیل فشار و فرآیند های زمین شناسی است که این اتفاق موجب ایجاد ساختارهای زمین شناسی مانند طاقدیس ها می شود. گاز یا نفت معمولا درون طاقدیس ها که در آن ها لایه های سنگی در اثر حرکتی آرام، ساختار کمانی شکل را بر روی منبع نفت و یا گاز به وجود می آورند یافت می‌شود. اگر لایه های سنگی به سمت پایین حرکت داده شوند، ساختار به وجود آمده آبرفتی نامیده می شود. اولین تله های هیدروکربوری به خصوص گازی، تله های ساختاری طاقدیسی و ساختار آبرفتی بوده است. گنبدها و طاقدیس ها معمولا نامتقارن و بیش از یک لایه تولیدکننده گاز را در بر میگیرد. یکی دیگر از محل های ذخیره گاز و نفت در جهان، گسل ها می باشند، که حاصل گذر صخره ها و یا سنگ های شکسته شده از مسیر بخش های دیگر است. گسل ها می تواند در جهت بالا، پایین و یا به صورت جانبی حرکت نماید. این نوع تله های ساختاری بسیار گسترده بوده و در اکثر نقاط جهان از لحاظ زمین شناسی قابل درک تر است. ممکن است یک گسل از تله عبور کرده و موجب تقسیم بندی آن به چند بخش مجزا و بی ارتباط با یکدیگر شود. در این حالت کار استخراج کنندگان گاز طبیعی بسیار سخت و پیچیده خواهد شد. یکی از رایج ترین نوع گسل ها، نوع فشاری آن است که به صورت کوه ها بر روی سطح زمین مشاهده می‌شود. در این ساختارها، یک قطعه سنگ یا صخره در اثر فشار وارده به سمت بالا رانده شده و روی قطعه سنگ تحتانی قرار میگیرد.
شکاف ها نیز می‌تواند با بالابردن میزان نفوذ پذیری دسته ای از سنگ های رسوبی مانند شیل ها و رسوبات گچی موجب محبوس شدن گازها شود. این سنگ ها متخلخل بوده اما میزان نفوذپذیری آن ها آنقدر زیاد نیست که گاز بتواند وارد آن ها شود. بنابراین راه فرار گاز از درون آن مسدود می شود.
تله های چینه ای
یکی دیگر از ذخایر گاز و نفت درون تله های چینه است. تله های چینه ای زمانی تشکیل می شود که تخلخل و نفوذپذیری سنگ مخزن تغییر یافته و از فرار یا مهاجرت گاز به خارج از آن جلوگیری نماید. در دیدکلی کشف تله های چینه ای دشوارتر از استخراج و دستیابی به تله های ساختاری است. یکی از رایج ترین محل های شکل گیری تله های چینه ای، لایه های ماسه سنگی و سنگ آهکی در بتسر رودخانه ها و یا در نزدیکی سطح آب است. توالی فرآیندهای زمین شناسی یعنی رسوب تدریجی، تغییرات و جابه جایی، قرارگرفتن در معرض هوا، فرسایش و مدفون شدن مجدد سنگ رسوبی، منجر به پیدایش دگرشیب های زاویه داری می شود که در صورتی که پوش سنگ نفوذناپذیری بر روی آن قرارگیرد می تواند به صورت تله عظیمی از مقادیر نفت و گاز عمل نماید.
تله های مرکب
همانطور که از اسم آن ها مشخص است ترکیبی از تله های ساختاری و تله های چینه ای را گویند. به عناون مثال بزرگترین تله گازی واقع در قاره آمریکای شمالی، حوزه هوگوتن- پن هندول است که در سه ایالت تگزاس، اوکلاهاما و کانزاس قرار گرفته است، نوعی تله مرکب است. یکی از معروف‌ترین تله های مرکب در جهان، گنبد نمکی است. گنبدهای نمکی، توده های عظیمی از نمک است که درلایه ها رسوبی به سمت بالا حرکت کرده و ساختاری نمکی را به وجود آورده است. در سنگ های مخزن کربناته دارای ساختار زمین شناسی بسیار پیچیده، مقادیر عظیمی گاز طبیعی می تواند ذخیره گردد.
گردآوری شده توسط شروین زواره‌ای
