در دنیای امروز، گاز طبیعی یکی از مهم‌ترین منابع انرژی پاک به شمار می‌رود و نقشی کلیدی در تأمین نیازهای خانگی، صنعتی و تولید برق دارد. پشت هر شعله گازی که در خانه‌ها می‌بینیم، داستانی پیچیده و جذاب از میلیون‌ها سال فعالیت زمین‌شناسی نهفته است. میدان‌های گازی به‌عنوان منبع اصلی این انرژی، در زیر زمین و در دل سنگ‌های خاصی پنهان شده‌اند و کشف و بهره‌برداری از آنها نیازمند دانش عمیق زمین‌شناسی و فناوری‌های پیشرفته است.
در این مقاله، شما با مفهوم میدان گازی، نحوه تشکیل آن، اجزای اصلی و تفاوتش با میدان‌های نفتی آشنا خواهید شد. همچنین، از اهمیت اقتصادی و استراتژیک بزرگترین میدان گازی جهان، یعنی پارس جنوبی، که سهم قابل‌توجهی در اقتصاد ایران و جهان دارد، باخبر خواهید شد. اگر به دنبال درک عمیق‌تری از یکی از ارزشمندترین منابع انرژی جهان هستید، این مقاله پاسخی جامع و به‌زبان ساده برای شما خواهد بود.
میدان گازی چیست؟
به مخزن گاز طبیعی که به طور طبیعی در زیرزمین تشکیل شده است، میدان گازی گفته میشود.گاز طبیعی معمولاً درون سنگ‌های متخلخل (مانند ماسه‌سنگ یا سنگ آهک) ذخیره شده است. این مخزن معمولاً توسط یک لایه غیرقابل نفوذ (پوش‌سنگ) پوشیده میشود که از نشت گاز به سطح زمین جلوگیری می‌کند.گاز طبیعی معمولاً منبع اصلی انرژی برای استفاده‌های صنعتی، خانگی و تولید برق به شمار می‌رود. توجه شود میدان گازی و میدان نفتی می‌تواند مشترک یا جدا از هم باشد.
اجزای اصلی میدان گازی
- سنگ مخزن: سنگ مخزن لایه‌ای متخلخل و نفوذپذیر مانند ماسه‌سنگ یا سنگ آهک است که گاز طبیعی در منافذ آن ذخیره میشود.
- سنگ منشا: سنگ منشأ لایه‌ای از رسوبات غنی از مواد آلی است که طی میلیون‌ها سال تحت فشار و دمای بالا، هیدروکربن‌ها (نفت و گاز) را تولید می‌کند. این سنگ منشأ اصلی تولید گاز طبیعی است و منبع اولیه تشکیل هیدروکربن‌ها محسوب میشود.
- پوش‌سنگ: پوش‌سنگ لایه‌ای غیرقابل نفوذ (مانند شیل یا سنگ نمک) است که در بالای سنگ مخزن قرار دارد. این لایه مانع از نشت گاز طبیعی به لایه‌های بالاتر یا سطح زمین میشود و گاز را در مخزن به دام می‌اندازد.
- تله زمین‌شناسی: تله زمین‌شناسی ساختاری در زیر زمین است که گاز طبیعی را در مخزن جمع‌آوری و نگهداری می‌کند. انواع تله‌ها شامل تاقدیس‌ها، گسل‌ها و تله‌های چینه‌ای هستند. این ساختار باعث انباشته شدن گاز طبیعی در یک نقطه میشود و شرایط لازم برای تشکیل میدان گازی را فراهم می‌کند.
- آب مخزن: آب شور یا آب نمکی که معمولاً در پایین‌ترین لایه مخزن قرار دارد. این آب به‌عنوان بخشی از سیستم مخزن عمل می‌کند و گاز طبیعی را در بخش بالایی سنگ مخزن نگه می‌دارد.
مراحل تشکیل یک میدان گازی
تشکیل میدان گازی طی میلیون‌ها سال و تحت شرایط خاص زمین‌شناسی رخ می‌دهد. این فرایند شامل مراحل مختلفی است که به ترتیب زیر توضیح داده می‌شوند:
تجمع مواد آلی
در ابتدا، بقایای موجودات زنده مانند گیاهان، پلانکتون‌ها و موجودات دریایی کوچک در بستر دریاها، تالاب‌ها یا دریاچه‌ها ته‌نشین می‌شوند. این مواد آلی به دلیل نبود اکسیژن کافی در کف دریا، به‌طور کامل تجزیه نمی‌شوند و به شکل مواد آلی غنی از کربن و هیدروژن باقی می‌مانند. در این مرحله، همراه با مواد آلی، رسوبات معدنی مانند گل، ماسه و سیلت نیز روی آنها انباشته میشود و یک لایه اولیه رسوبی شکل می‌گیرد.
دفن و فشار و دمای بالا
با گذشت زمان، رسوبات جدید روی لایه‌های قبلی انباشته می‌شوند و مواد آلی در عمق بیشتری از زمین قرار می‌گیرند. این عمق بیشتر باعث افزایش فشار و دمای محیط میشود. در اثر این فشار و گرما، مواد آلی به تدریج به ترکیبات ساده‌تر شیمیایی تجزیه می‌شوند. این فرایند، که به کروژن‌زایی معروف است، به تدریج مواد آلی را به کروژن (یک ترکیب پیش‌ساز نفت و گاز) تبدیل می‌کند.
تبدیل کروژن به گاز طبیعی
با افزایش فشار و دما در عمق‌های بیشتر، کروژن به هیدروکربن‌های مختلف تبدیل میشود اگر دما و فشار پایین باشد،کروژن به نفت مایع و در دما و فشار بالاتر از کروژن گاز طبیعی تشکیل میشود.این مرحله، که به نام پایروژن‌زایی شناخته میشود، تعیین‌کننده نوع هیدروکربن نهایی (نفت یا گاز) است. گاز طبیعی معمولاً در عمق‌های بیشتر و شرایط دمایی بالاتر نسبت به نفت تشکیل میشود.
مهاجرت گاز طبیعی
پس از تشکیل گاز طبیعی، این گاز به دلیل سبکی و فشار موجود، از سنگ منشأ (که معمولاً سنگی ریزدانه و نفوذناپذیر است) به سمت لایه‌های بالاتر حرکت می‌کند. این حرکت، که به آن مهاجرت اولیه گفته میشود، گاز را به سمت سنگ‌های متخلخل و نفوذپذیر، مانند ماسه‌سنگ یا سنگ آهک، هدایت می‌کند. در اینجا، گاز طبیعی به منافذ سنگ مخزن وارد میشود و آماده انباشته شدن میشود.
گیر افتادن گاز در مخزن
برای تشکیل یک میدان گازی، گاز طبیعی باید در یک ساختار زمین‌شناسی مناسب، مانند تاقدیس یا تله گسلی به دام بیفتد. در بالای این ساختار، یک پوش‌سنگ غیرقابل نفوذ وجود دارد که از نشت گاز به سطح زمین جلوگیری می‌کند. این مرحله باعث میشود گاز درون منافذ سنگ مخزن تحت فشار بالا به دام بیفتد.
انباشت نهایی گاز
با گذشت زمان، گاز طبیعی در مخزن به‌طور کامل انباشته میشود. در یک مخزن گازی، گاز به دلیل سبک‌تر بودن در بالاترین قسمت سنگ مخزن قرار می‌گیرد، و ممکن است در زیر آن نفت و آب مخزن نیز وجود داشته باشد. این ترتیب لایه‌ها (گاز، نفت، و آب) به دلیل تفاوت در چگالی آنها ایجاد میشود. این مرحله، تکمیل‌کننده فرایند تشکیل میدان گازی است.
ماندگاری میدان گازی
پس از تشکیل میدان گازی، وجود شرایط پایدار زمین‌شناسی برای حفظ آن ضروری است. سنگ مخزن باید توانایی نگهداری گاز را داشته باشد، و پوش‌سنگ باید از نشت آن جلوگیری کند. همچنین، فعالیت‌های زمین‌ساختی مانند زلزله یا گسل‌خوردگی می‌تواند میدان گازی را تخریب کرده یا باعث نشت گاز شود.
تفاوت میدان گازی با میدان نفتی
میدان‌های گازی معمولاً در دما و فشار بالاتر زمین‌شناسی شکل می‌گیرند، در حالی که میدان‌های نفتی در شرایط دمایی و فشاری پایین‌تر تشکیل می‌شوند. از نظر اقتصادی، میدان‌های گازی بیشتر برای تأمین سوخت پاک و صنایع پتروشیمی استفاده می‌شوند، در حالی که میدان‌های نفتی به‌عنوان منبع اصلی تولید سوخت‌های مایع مانند بنزین و گازوئیل به کار می‌روند. همچنین، در میدان‌های مشترک، گاز به دلیل سبک‌تر بودن، در بخش بالاتر مخزن نسبت به نفت قرار می‌گیرد.
بزرگترین میدان گازی ایران و جهان
میدان گازی پارس جنوبی (که در بخش قطری با نام گنبد شمالی شناخته میشود)، بزرگترین منبع گازی جهان است که بر روی خط مرزی مشترک ایران و قطر در آب‌های خلیج فارس قرار دارد و از مهم‌ترین منابع انرژی کشور محسوب میشود. این میدان عظیم با مساحت ۹۷۰۰ کیلومتر مربع، سهمی معادل ۳۷۰۰ کیلومتر مربع برای ایران دارد. ذخایر گازی این میدان حدود ۱۴.۲ هزار میلیارد مترمکعب گاز طبیعی (معادل ۸ درصد ذخایر گاز جهان و نزدیک به ۴۷ درصد از ذخایر شناخته‌شده گاز کشور) و ۱۸ تا ۱۹ میلیارد بشکه میعانات گازی را شامل میشود. همچنین، میدان پارس جنوبی با دارا بودن بزرگترین منبع هلیوم جهان و ۷.۵ میلیارد بشکه نفت خام در لایه‌های نفتی، از نظر اقتصادی جایگاهی بی‌نظیر در تأمین انرژی ایران و جهان دارد.
سخن آخر
میدان گازی به مخزن طبیعی گاز طبیعی گفته میشود که در زیر زمین و درون سنگ‌های متخلخل مانند ماسه‌سنگ ذخیره شده و معمولاً توسط یک لایه غیرقابل نفوذ (پوش‌سنگ) پوشیده میشود. تشکیل میدان گازی طی میلیون‌ها سال و از تجمع مواد آلی در شرایط فشار و دمای بالا صورت می‌گیرد و گاز طبیعی پس از مهاجرت به سنگ مخزن و به دام افتادن در تله‌های زمین‌شناسی انباشته میشود. این میدان‌ها معمولاً در دما و فشار بالاتر نسبت به میدان‌های نفتی تشکیل می‌شوند و از مهم‌ترین منابع تأمین انرژی پاک برای صنایع و تولید برق هستند. بزرگترین میدان گازی جهان، پارس جنوبی (گنبد شمالی در قطر)، با ذخایری معادل ۱۴.۲ هزار میلیارد مترمکعب گاز طبیعی و ۱۹ میلیارد بشکه میعانات گازی، بر خط مرزی ایران و قطر در خلیج فارس واقع شده و نزدیک به نیمی از ذخایر گاز ایران را تأمین می‌کند.