נפט וגז

מהי כיפת מלח?



עמודי מלח החודרים דרך יחידות משקעים המונחות על גדותיה.

מלח יורה התיכון: חתך זה מראה סלעי אגן מזרח טקסס בין גבול אוקלהומה-טקסס (משמאל) וחוף מפרץ מקסיקו (מימין). יחידת הסלע הסגולה היא מלח היורה התיכון, יחידת סלע שיש לה יכולת לזרום תחת לחץ. המלח משתרע על ידי אלפי מטרים משקעים המפעילים לחץ עצום על פני המלח וגורם לו לזרום. במקומות רבים חלחץ המלח כלפי מעלה למשקעים העשויים לעיל. זה ייצר תלוליות קטנות או עמודי מלח מתנשאים שיכולים להיות גובהם של אלפי מטרים. עמודי המלח והתלים הקטנים יותר נקראים "כיפות מלח". תמונה 1 של USGS.

כיפת מלח: קריקטורה של כיפת מלח המציגה חודר דרך שתי יחידות סלע ועיוות של יחידת הסלע מיד מעל. צמיחת הכיפה מושגת על ידי נדידת מלח לכיפה מהאזורים הסובבים אותה. המלח נודד אל הכיפה מכיוון שהוא דחוס על ידי משקלם של משקעים המונחים עליו.

מהי כיפת מלח?

כיפת מלח היא תלולית או עמוד מלח שחדרו כלפי מעלה לשקעים שמונחים. כיפות מלח יכולות להיווצר באגן משקע שבו שכבה עבה של מלח מוצפת על ידי משקעים צעירים יותר בעובי משמעותי. היכן שהתנאים מאפשרים, כיפות המלח יכולות להתעלות אלפי מטרים מעל שכבת המלח ממנה החלו לצמוח. דוגמה מוצגת באיור.

באיור שבראש העמוד, יחידת הסלע הסגולה (Js) הייתה במקור שכבת מלח. זהו מקור המלח למספר עמודים של מלח וכמה תלוליות קטנות יותר של מלח שחדרו ליחידות שכבות.

התפתחות כיפות מלח יכולה לעוות יחידות סלע למלכודות המחזיקות נפט וגז טבעי. לעתים קרובות הם ממוקשים כמקורות מלח וגופרית. אופיו הבלתי אטום של המלח יכול להפוך אותם לאתרים חשובים לאחסון תת קרקעי או לסילוק פסולת מסוכנת מתחת לאדמה.

עיוות מלח תחת לחץ

בניגוד לרוב סוגי המשקעים האחרים, למלח יכולת לשנות צורה וזרימה כשהם מונחים תחת לחץ מספיק. על מנת לפתח כיפת מלח, הלחץ על המלח חייב להיות גבוה מספיק כדי לאפשר לו לחדור למשקעים המצויים. הלחץ חייב להיות גדול מספיק בכדי להתגבר על מספר מכשולים. אלה כוללים את המשקל של שכבות שכבות, את הכוח של שכבות שכבות, כוחות חיכוך, ואת כוח הכובד המתנגד למרומם.

שני מקורות לחץ שיצרו כיפות מלח הם הלחץ כלפי מטה של ​​משקעים שמונח ולחץ לרוחב של תנועה טקטונית.

אם מתפתח אזור של חולשה או חוסר יציבות במשקע המשתרע, מלח תחת לחץ מתאים עלול לחדור לתוכו. החולשה עלולה להיגרם כתוצאה משברים בהארכה, אנטיקלין מתפתח, תקלת דחף או עמק נשחק על פני כדור הארץ מעל.

ברגע שהמלח מתחיל לזרום הוא יכול להימשך כל עוד הלחץ על המלח מספיק גבוה בכדי להתגבר על הכוחות המתנגדים. הזרימה תיפסק כאשר המלח עלה לגובה בו קיימים תנאי שיווי משקל.

"תפיסת חוסר הצפיפות"

הסברים רבים על כיפות המלח טוענים כי הצפיפות הנמוכה יותר של המלח, בהשוואה לצפיפות יחידות הסלע המונחות עליהם, היא הכוח המניע ליצירת כיפת המלח. זו תפיסה שגויה.

בזמן ההפקדה, משקעים קלסטיים מעל המלח אינם דחוסים, מכילים שטח נקבוביות מקורי, וצפיפותם נמוכה יותר מהמלח. צפיפותם אינה עולה על צפיפות המלח עד שהם קבורים עמוק, דחוסים היטב ומונחים חלקית. עד אז הם כבר לא משקעים רכים. מדובר ביחידות סלע מוכשרות שיכולות להוות מכשול בפני חדירת מלח.

משקל לעומת צפיפות: לאוויר יש צפיפות שהיא כמעט זניחה. עם זאת, עמוד אוויר אטמוספרי שוקל מספיק כדי להניע עמוד של כספית צפופה במיוחד כמעט מטר במעלה צינור ואקום זכוכית.

כמה צפיפות יכולה להיות לא רלוונטית

ברומטר כספית מספק המחשה כיצד צפיפות יכולה להיות לא רלוונטית. בשנת 1643 מילא אוונג'ליסטה טוריסלי צינור זכוכית, סגור בקצהו, בכספית. לאחר מכן הוא העמיד אותה זקופה באגן כספית, והשאיר קצה אחד שקוע. לאחר שהצינור היה זקוף, משקל האטמוספרה על פני הכספית סיפק לחץ מספיק כדי לתמוך בעמודה של כספית בגובה של כמעט מטר. הכספית הייתה עולה ויורדת בצינור כאשר הלחץ של האטמוספרה השתנה.

במקרה של ברומטר כספית, ההבדל בצפיפות בין הכספית בצינור לצפיפות האוויר שמסביב הוא עצום. אבל, משקל האטמוספרה מספיק גבוה כדי לתמוך בעמוד הכספית.

במקרה של כיפת מלח, אלפי מטרים משקעים, הלחיצה על יחידת מלח נרחבת גאוגרפית, יכולים לספק מספיק אנרגיה לייצור כיפת מלח.

כיפות מלח ארקטיות: תמונת לוויין של שתי כיפות מלח שהתפרצו לפני השטח של אי מלוויל בצפון קנדה. הכיפות הן התוויות הלבנות העגולות ומוקפות בסלע אפור. הם כל אחד מהם כ -2 מיילים. האי מוקף בקרח ים. מלח יכול להימשך על פני השטח באקלים קר וצחיח. תמונה על ידי NASA 4. הגדלת תמונה.

כמה גדולים כיפות המלח?

כיפות מלח יכולות להיות מבנים גדולים מאוד. ליבות המלח נעות בין קילומטר וחצי לקילומטר. יחידות הסלע האביות המשמשות כמקור למלח עוברות בדרך כלל כמה מאות עד כמה אלפי מטרים. כיפות המלח עולות ממעמקים של בין 500 ל 6000 רגל (או יותר) מתחת לפני השטח 2. בדרך כלל הן לא מגיעות אל פני השטח. אם כן, עלול להיווצר קרחון מלח.

כיפות המלח של מפרץ מקסיקו: מפת תבליט על רצפת מפרץ מקסיקו מול החוף הדרום-מזרחי של לואיזיאנה. צבעי אדום וכתום מייצגים מים רדודים; כחול מייצג מים עמוקים יותר. המבנים העגולים השטוחים הם הביטוי לפני השטח של כיפות המלח התת-קרקעיות. תמונה מתוכנית Explorer NOAA Okeanos. הגדלת תמונה.

גילוי שמן כיפת המלח הראשונה

כיפות מלח כמעט ולא היו ידועות עד שנקדחה באר נפט גישתית על גבעת שפינדלופ ליד ביומונט, טקסס בשנת 1900 והושלמה בשנת 1901. שפינדלופ הייתה גבעה נמוכה עם תבליט של כ- 15 מטר, שם יוכל מבקר למצוא מעיינות גופרית ומחלחל גז טבעי.

בעומק של כ- 1000 רגל, הבאר חדרה למאגר נפט בלחץ שפוצץ את כלי הקידוח מהבאר והטפטף את האדמה שמסביב בשמן גולמי עד שניתן היה להביא לשליטה בבאר. הייצור הראשוני מהבאר היה מעל 100,000 חביות נפט גולמי ליום - תשואה גדולה יותר מכל באר שקדמה לה אי פעם.

תגלית Spindletop הציתה חלל קידוח על מבנים דומים ברחבי אזור חוף המפרץ. חלק מהבארות הללו פגעו בשמן. תגליות אלה הניעו את הגיאולוגים ללמוד על המבנים למטה שהכילו כמויות כה אדירות של נפט 3.

מיפוי קפדני של תת-הקרקע של נתוני באר, ובהמשך השימוש בסקרים סייסמיים, איפשר לגיאולוגים לגלות את צורת כיפות המלח, לפתח השערות לגבי צורתם ולהבין את תפקידם בחיפושי נפט.

כיפת המלח המפרץ הפרסי: האי סר באני יאס במפרץ הפרסי בחוף המערבי של איחוד האמירויות. האי הוא תלולית שמוטפת על ידי כיפת מלח עולה. הכיפה פרצה את פני האי, וניתן לראות את הליבה העגולה של הכיפה במרכז האי. תמונה על ידי מצפה הכוכבים של נאס"א 5. לחץ לתמונה גדולה יותר.

החשיבות הכלכלית של כיפות המלח

כיפות מלח משמשות כמאגרי נפט וגז טבעי, מקורות גופרית, מקורות מלח, אתרי אחסון תת קרקעיים לנפט וגז טבעי ואתרי פינוי פסולת מסוכנת.

מאגרי נפט וגז טבעי

כיפות מלח חשובות מאוד לתעשיית הנפט. עם הגדלת כיפת המלח, סלע הכובע שמעליו מקושת כלפי מעלה. סלע כובע זה יכול לשמש כמאגר נפט או גז טבעי.

ככל שגדלה כיפה, הסלעים שהוא חודר קמורים כלפי מעלה לאורך צידי הכיפה (ראו שתי האיורים בראש עמוד זה). קשת כלפי מעלה זו מאפשרת לנפט וגז טבעי לנדוד לעבר כיפת המלח שם היא יכולה להצטבר במלכודת מבנית.

המלח העולה יכול גם לגרום לתקלות. לפעמים תקלות אלו מאפשרות לאטום יחידת סלע חדירה כנגד יחידת סלע בלתי חדירה. מבנה זה יכול לשמש גם כמאגר נפט וגז. בכיפת מלח יחידה יכולים להיות מאגרים רבים הקשורים אליהם במגוון עומקים ומיקומים סביב הכיפה.

סקר סייסמי: פרופיל סייסמי מוקדם של כיפת מלח שנרכשה מסקר אומנות. הוא מראה גרעין מלח מרכזי ברוחב של 1-1 / 2 מיילים ושכבות סלע שעוותו על ידי התנועה כלפי מעלה של המלח. תמונה סייסמית שונתה לאחר Parke D. Snavely, הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית.

מקור לגופרית

כיפות מלח לעיתים מכוסות על ידי סלע כובע המכיל כמויות משמעותיות של גופרית יסודית. הגופרית מתרחשת כחומר גבישי הממלא שברים ונקבוביות בין-גרעיניים, ובמקרים מסוימים הוא מחליף את סלע הכובע. נראה כי הגופרית נוצרה מאנהידריט וגבס הקשורים למלח על ידי פעילות חיידקית.

בחלק מכיפות המלח יש מספיק גופרית בסלע הכובע שניתן יהיה לשחזר אותה כלכלית. היא מתאוששת על ידי קידוח באר לתוך הגופרית ועל ידי שאיבת מים ומחוממים העל באוויר במורד הבאר. המים המחוממים העל חמים מספיק כדי להמיס את הגופרית. האוויר החם ממיר את הגופרית המותכת לקצף שופע מספיק כדי להעלות באר אל פני השטח.

כיום רוב הגופרית מיוצרת כתוצר לוואי מזיקוק נפט גולמי ומעיבוד גז טבעי. ייצור גופרית מכיפות מלח בדרך כלל אינו תחרותי בעלויות עם גופרית המיוצרת מנפט וגז טבעי.

ייצור מלח

כמה כיפות מלח נוצלו על ידי כריית מחתרת. מוקשים אלה מייצרים מלח שמשמש כחומר גלם על ידי התעשייה הכימית וכמלח לטיפול בכבישים מכוסים שלג.

פיתרון של כמה כיפות מלח. מים חמים מוזרמים דרך באר לתוך המלח. המים ממיסים את המלח ומוחזרים לפני השטח דרך בארות ייצור. לפני השטח מתאדים המים כדי לשחזר את המלח, או משתמשים במים המלוחים בתהליך כימי.

מידע על כיפת המלח
1 דגמים גיאולוגיים והערכה של משאבי נפט וגז קונבנציונאליים ובלתי נחשפים: גיר אוסטין קרטיקון עליון, חוף מפרץ מפרץ מקסיקו; Krystal Pearson, הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית, דוח חקירות מדעיות 2012-5159, 2012.
2 מערות מלח ושימוש בהן לפינוי פסולת שדה נפט: עלון שהופק על ידי המשרד הלאומי לטכנולוגיית נפט, המעבדה הלאומית ארגונה, 1999.
3 Spindletop: כיפת המלח המקורית: מישל T. Halbouty, מאמר שפורסם באתר WorldEnergySource.com, 2009.
4 כיפות מלח באי מלוויל: ג'סי אלן, מצפה הכוכבים של נאס"א, תמונת היום ל27- באוגוסט 2006.
5 האי סר בני יאס, איחוד האמירויות הערביות: תצלום אסטרונאוט מתחנת החלל הבינלאומית, מצפה הכוכבים של נאס"א, תמונה של היום ל -15 במרץ, 2010.

מאגרי אחסון תת קרקעיים

חלק מהמוקשים שפותחו בכיפות מלח נחתמו בזהירות ומשמשים כאתרי אחסון לנפט, גז טבעי ומימן.

כיפות המלח בארצות הברית וברוסיה משמשות גם כמאגדות לאומיות עבור עתודות ממשלתיות של גז הליום. מלח הוא הסלע היחיד שיש לו חדירות נמוכה כל כך שהוא מסוגל להחזיק את אטומי הליום הזעירים.

סילוק פסולת

מלח הוא סלע אטום שיש לו יכולת לזרום ולאטום שברים שעלולים להתפתח בתוכו. מסיבה זו, כיפות המלח שימשו לאתרי סילוק לפסולת מסוכנת. מערות מעשה ידי אדם בכיפות מלח שימשו כמחסנים לפסולת קידוח שדה נפט וסוגים אחרים של פסולת מסוכנת בארצות הברית ובמדינות אחרות. הם נחשבו גם לצורך פינוי פסולת גרעינית ברמה גבוהה, אך אף אתר בארצות הברית לא קיבל סוג זה של פסולת.

פיקדונות מלח בארה"ב: מיקום מרבצי מלח מצעיים ואגני כיפת מלח בארצות הברית. המפקח הגדול מלווה לאורך חוף המפרץ המכיל את שלושת אגן כיפת המלח. מפה מאת Geology.com עם נתונים מקומיים של המעבדה הלאומית Argonne 2.

היכן מתרחשות כיפות מלח?

כיפות מלח יכולות להופיע באגן משקעים שבהם נקברו משקעי מלח עבים על ידי לפחות 500 רגל של סוגים אחרים של משקעים. אחד מאזורי הכיפה הגדולים בעולם הוא מפרץ מקסיקו. מעל 500 כיפות מלח התגלו בחוף הים ומתחת לקרקעית הים של מפרץ מקסיקו. מקורם במלחמת לואן, יחידת סלע תת-קרקעית המתמשכת לרוחב בכל האזור. מפה בעמודה הימנית של דף זה מציגה את מיקומם של מרבצי המלח המצעים בארצות הברית ושלושה שדות כיפת המלח. שדות גדולים של כיפות מלח התגלו גם באנגולה, ברזיל, קנדה, גבון, גרמניה, איראן ועיראק.