عمليات وقوى تغذية الغاز في الحجر الرملي الضيق بتكوين شيهزي (P2x1) حقل دونغشنغ الغازي، شمال حوض أوردوس، الصين

لماذا تهمنا هذه القصة الجوفية

على عمق بعيد تحت سهول شمال وسط الصين، يكمن حقل غاز طبيعي ضخم محبوس داخل صخور تكاد لا تسمح بمرور السوائل. هذه الصخور الرملية الضيقة تحتوي على قدر كافٍ من الغاز لتشغيل مدن، لكن فقط إذا فهمنا كيف وصل الغاز إلى الداخل وأين ترسخ. تفكك هذه الدراسة التاريخ الخفي لحقل دونغشنغ الغازي في حوض أوردوس وتوضح كيف عمل الضغط العميق في الأرض ضد مقاومة مسام الصخور الدقيقة ليملأ بعض المناطق بالغاز بينما ترك مناطق أخرى ممتلئة بالماء في الغالب. يقدم العمل طريقة جديدة للتنبؤ بأجزاء المكمن الضيق التي ربما تجدي نفعًا وأيها قد يخيب الظن.

الغاز المحبوس في صخور ضيقة

يعتبر حقل دونغشنغ الغازي واحدًا من الموارد الرئيسية للغاز الضيق في الصين. تقع الطبقة الحاملة للغاز الرئيسة، وهي جزء من تكوين شيهزي السفلي البيرمي، بين نحو كيلومترين وأربعة كيلومترات تحت السطح. المسامية هنا تبلغ متوسطًا يبلغ 8.6 بالمئة فقط، والقدرة على نقل السوائل منخفضة للغاية، ما يعني أن الغاز لن يتدفق بحرية دون تدخل هندسي. من خلال فحص أكثر من ألفي عينة قلبية، يوضح الباحثون أن معظم هذا التكوين يصنف الآن كحصى رملي ضيق، وخصوصًا جنوب صدع رئيسي يسمى صدع بوئرجيانغهايزي. فقط في المنطقة الشمالية الأخف عمقًا تحافظ الصخور على مساحة مسامية وقدرة تدفق أفضل إلى حد ما.

كيف ضاقت المسام مع الزمن

لفهم سبب ضيق الصخور، أعاد الفريق بناء تاريخ دفن وتسخين الحوض. وجدوا أنه مع تراكم الرواسب على مدى مئات الملايين من السنين، انضغطت حبيبات الرمل في طبقة شيهزي لتقترب من بعضها البعض، بينما أدت عمليات كيميائية إلى نمو معادن الكوارتز والطين ولحام الحبيبات في إطار صلب. تكشف صور الشرائح الرقيقة عن حبيبات مضغوطة ببعضها مع تماسّات منحنية وتحولت معظم الفراغات المفتوحة إلى مسام ثانوية صغيرة أو امتلأت جزئيًا بالبتومين الصلب. تُظهر النمذجة أن المسامية الأصلية التي كانت تقارب ثلث حجم الصخر انخفضت إلى أقل من 10 بالمئة في كثير من المناطق قبل حدوث أهم موجات تغذية الغاز.

ثلاث موجات لملء الغاز

انتقل الباحثون بعد ذلك إلى الفقاعات الصغيرة المملوءة بالسوائل المحبوسة داخل المعادن — الاحتباسات السائلة — لتأريخ دخول النفط والغاز إلى المكمن. وبالاشتراك مع نماذج حاسوبية لكيفية دفن الصخور المصدر وتسخينها وتوليدها للهيدروكربونات، تكشف هذه الاحتباسات عن ثلاث مراحل تغذية مميزة. جلبت مرحلة مبكرة من نحو 230 إلى 180 مليون سنة كلاً من النفط والغاز عندما بدأت الطبقات الغنية بالعضوية والفحم أسفلها تتحلل أولًا. وكانت المرحلتان اللاحقتان، من 180 إلى 120 مليون سنة ومن 120 إلى 80 مليون سنة، مهيمنتين بالغاز فقط، مع وصول الصخور المصدر إلى نضوج أعلى. تزامنت آخر نبضة غاز مع ذروة توليد الغاز واتضح أنها الفترة الحاسمة لبناء تكدس الغاز الكبير الذي نراه اليوم.

الضغط مقابل مقاومة المسام

مساهمة مركزية في الدراسة هي طريقة بسيطة لكن قوية لوصف ما يدفع الغاز إلى مثل هذه الصخور العنيدة. يعرّف المؤلفون "القوة الصافية" على أنها الفرق بين الضغط الزائد في الصخور المولدة للغاز ومقاومة الشعيرات السطحية لمسامات الحجر الرملي الضيق عند تشبع غازي ممثل. باستخدام نماذج الحوض، تتبعوا كيف تراكم الضغط الزائد في طبقات الفحم العميقة خلال مرحلة ذروة توليد الغاز. وبالتوازي، تُظهر محاكيات الصخور الرقمية — المستندة إلى مسح ثلاثي الأبعاد لعينات صخرية حقيقية — مقدار الضغط اللازم ليتغلغل الغاز أولًا إلى المسام المملوءة بالماء، ثم يملأها بسرعة، وأخيرًا يصل إلى تشبع شبه مستقر. ومن هذه المحاكيات استخلصوا الضغط اللازم للوصول إلى تشبع غازي بنسبة 50 بالمئة، معالجينه كمقياس للمقاومة.

التنبؤ بمواقع تراكم الغاز

بمقارنة الضغط المحرك النموذجي مع المقاومة المحاكاة، حسب الفريق قيم القوة الصافية عبر آبار ومناطق مختلفة. وجدوا ثلاث حالات تتوافق ارتباطًا وثيقًا مع اختبارات الآبار الفعلية. حيث كانت القوة الصافية منخفضة وما تزال في مرحلة الاختراق، أميلت الآبار لأن تكون جافة أو تحتوي على كميات صغيرة فقط من الغاز. حيث ارتفعت إلى نطاق الشحن السريع وتجاوزت عتبة المقاومة الشعرية، أنتجت الآبار طبقات غاز تجارية. وبينهما تقع شرائح حاملة للغاز وهامشية. كما يظهر التحليل أنه بحلول وقت أهم نبضة غاز، كانت أجزاء كبيرة من المكمن جنوب صدع بوئرجيانغهايزي قد ضاقت بالفعل، مما جعل دخول الغاز أصعب، بينما بقيت المنطقة الشمالية أكثر انفتاحًا نسبيًا للشحن.

ما يعنيه هذا لاستكشاف الغاز في المستقبل

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن حجم مورد الغاز الضيق لا يتحدد فقط بكمية المادة العضوية التي احتفظ بها الحوض سابقًا. بل يعتمد أيضًا على صراع بين الضغط الذي يدفع الغاز خارج الصخور المصدر والبنية الرفيعة للحبيبات الرملية المحيطة التي تقاوم الدخول. تُظهر هذه الدراسة أنه من خلال إعادة بناء هذا التنافس عبر الزمن والتعبير عنه كقوة صافية، يمكن للجيولوجيين التنبؤ بشكل أفضل بأي المناطق الضيقة المرجح أن تكون غنية بالغاز وأيها لا. يمكن أن يوجه هذا الفهم الحفر نحو أكثر أجزاء حقل دونغشنغ واعدة وغيرها من المكامن العميقة الضيقة حول العالم، مما يحسن الكفاءة ويقلل الآبار غير الضرورية.

الاستشهاد: Cao, Q., He, F., Zhang, W. et al. Process and forces of tight-sandstone gas charging in the Shihezi formation (P₂x¹) Dongsheng gas field, northern Ordos Basin China. Sci Rep 16, 11818 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39614-0

الكلمات المفتاحية: غاز الحجر الرملي الضيق, حوض أوردوس, تاريخ تغذية الغاز, ضغط المكمن, قوى الشد السطحي الشعري