مخازن نفت و شناسایی ساختارهای زمین شناسی به روش ژئوفیزیکی

فهرست مطالب

چکیده
مقدمه
فصل اول
انواع مخازن نفتی
ارزش دولومیت
خصوصیات سنگ
انواع تخلخل
فصل دوم
اکشتاف ژئوفیزیکی
روش الکتریکی
مغناطیس سنجی
لرزه نگاری
برداشت
انواع  نویز
انواع لرزه نگاری
فصل سوم
چاه پیمایی
خدمات تکمیل چاه
اثرات حفاری
نمودار های چاه پیمایی
منابع

چکیده :
روش ژئوفیزیکی یک روش بسیار عالی و مناسب چه از نظر زمان و چه از نظر هزینه برای اکتشاف و استخراج مواد معدنی , نفتی , گاز و شناسایی لایه‌های زیر زمینی و تهیه نقشه‌های زمین
شناسی می‌باشد.
از ژئوفیزیک از سالهای بسیار قبل در اکتشاف و شناسایی مواد معدنی است استفاده می‌شده است با پیشرفت علم دستگاه‌ها و ابزار جدیدی در زمینه ژئوفیزیک ساخته شد که باعث شد که این روش به شناختهای مختلفی تقسیم شود. که ما به بررسی برخی از این شاخه‌ها که از آنها در اکتشاف نفت و گاز و تعیین ساختارهای زمین شناسی نفت و همچنین تعیین خصوصیات مخزن و محل مخزن می‌پردازیم.
این شاخه‌ها عبارتند از : ۱) گرانی ۲) مغناطیسی ۳) لرزه نگاری که به دو صورت دو بعدی و سه بعدی می‌باشد. ۴) چاه پیمایی و ۰۰۰
از جمله مهمترین این روش‌ها , روش چاه‌پیمایی و لرزه نگاری است.
از لرزه نگاری در شناسایی و اکتشاف مخازن نفتی و گازی استفاده می‌گردد که در ایران در مناطق دشت آزادگان , مارن و کوپال , آغاجاری از روش لرزه نگاری ۳ بعدی استفاده  شده است که در منطقه آغاجاری بزرگترین پروژه لرزه نگاری ۳ بعدی خاورمیانه انجام می‌شود.
در چاه پیمایی با نمودارگیری از جدار چاه‌های نفت پارامترهای متعدد مخزن نفت از قبیل میزان اشباع آب , اشباع هیدروکربن , میزان تخلخل و نفوذ پذیری و نوع سنگ شناسی و سایر اطلاعات ذیقیمت اکتشاف نفت بر روی نمودارها مشاهده و قرائت می گردد.

مقدمه :
اطلاعات کسب شده توسط شناسایی‌های سطحی , هرچند دقیق و کامل باشند , نمی‌توانند همه نیازها را برآورده نمایند. اطلاعات دقیقتر از وضعیت زمین را می‌توان با بررسی‌های زیر سطحی به دست آورد. هدف‌های بررسی های اکتشافی زیر زمینی را به نحو زیر می‌توان خلاصه کرد :
الف ) تأیید یا تکمیل نقشه‌های زمین شناسی مهندسی که توزیع مصالح زمین شناسی را در سطح و عمق کم نشان می‌دهد.
ب) تعیین نحوه توزیع مصالح زمین شناسی در زیر زمین و آگاهی از شرایط آب زیر زمینی
ج) گرفتن نمونه‌هایی از مصالح زمین شناسی برای شناسایی آنها و انجام آزمون های آزمایشگاهی.
د) اندازه گیری ویژگی های مهندسی مصالح به طور برجا.
دستیابی به هدف‌های فوق به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم و با استفاده از روش‌های زیر امکان‌پذیر است.
الف ) روش‌های ژئوفیزیکی که اطلاعات غیر مستقیم به دست می دهد.
ب) روش های شناسایی زیر زمینی که حاصل آن کسب اطلاعات مستقیم و غیر مستقیم است.
ج) حفاری‌های آزمایشی و مغزه‌گیری که داده‌های مستقیم به دست می دهد.
د) نمودارگیری ژئوفیزیکی از گمانه‌ها که بطور غیر مستقیم اطلاعاتی را در اختیار ما قرار می‌دهد.
پس از آنکه ضرورت انجام اکتشافات زیر زمینی مورد تأیید قرار گرفت , باید در مورد نوع روش یا روش‌های اکتشاف زیر زمینی تصمیم‌گیری شود. روش های اکتشافی بر مبنای هدف مطالعات , مرحله بررسی‌ها , وسعت منطقه مورد مطالعه , نوع پروژه , شرایط زمین شناسی , شرایط سطح زمین و قابلیت دسترسی آن و بالاخره محدودیت‌های بودجه و زمان انتخاب می‌شود.
در اکتشافات ژئوفیزیکی برخی از مهمترین خواص فیزیکی زمین توسط ابزارهای ویژه اندازه گیری شده و با تفسیر نتایج حاصله , شرایط زیر زمینی استنتاج می‌شود. خواصی از سنگ‌ها که در اکتشاف ژئوفیزیکی , سنجیده می‌شوند. معمولاً عبارتند از : کشسانی (الاستیسیته) , هدایت الکتریکی , هدایت حرارتی , چگالی , خاصیت مغناطیسی و رادیو اکتیوتیه .
باید توجه داشت که خواص اندازه گیری شده معمولاً به طور مستقیم با هدف مورد نظر مرتبط نیستند : از این رو همواره باید بر نوعی ارتباط بین خواص اندازه گیری شده و آنچه که به دنبالش هستیم متکی باشیم.
در اکتشافات ژئوفیزیکی معمولاً به دنبال یک ناهنجاری یا به زبانی انحراف از مشخصات یکنواخت زمین شناسی هستیم. تغییر ناگهانی در جنس مواد , برخورد به یک گسل یا یک منطقه خرد شده یا لایه های آبدار می‌توانند ناهنجاری هایی نسبت به شرایط طبیعی به حساب آیند. باید توجه داشت که هرچه ناهنجاری‌ مورد بررسی نسبت به دستگاه‌های اندازه گیری دورتر قرار گرفته باشد , تأثیر آن ضعیفتر می‌شود. در چنین مواردی برای اندازه‌گیری محتاج دستگاه‌های دقیقتری هستیم. علاوه بر آن در داده‌های ژئوفیزیکی معمولاً آثاری که مورد نظر نیستند و پارازیت نامیده می‌شوند. تداخل می‌کند که باید به نحوی حذف شوند تا ناهنجاری‌ مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گیری از مقادیر خوانده شده معمولی ترین روش برای کاهش اثر پارازیت‌هاست. به طور کلی تعبیر و تفسیر داده‌های ژئوفیزیکی همواره با ابهام همراه است , زیرا اغلب برای داده های ژئوفیزیکی در یک بررسی اکتشافی تا حدی می‌توان این کمبود را مرتفع کرد. خلاصه اینکه روش های غیر مستقیم ژئوفیزیکی هیچگاه نمی‌تواند جانشین روش های بررسی مستقیم , مثل گمانه زنی شود. این روش‌ها در زمانی کوتاه و مخازجی نسبتاً کم , ناحیه وسیعی را مورد بررسی قرار داده و ضمن محدود کردن محل‌های مناسب برای حفاری , هزینه عملیات اکتشافی را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می‌دهند.

فصل اول
انواع مخازن نفتی :
۱)    مخازن تخریبی یا ماسه سنگی : مثل مخازن لیبی
۲)    مخازن تبخیری یا کرنباته : مثل ایران
نکات قابل توجه :
۱) بیشترین مخازن نفتی دنیا در حوزه‌های پس از تریاس مشاهده می‌شود. که در پالئوزوئیک کمترین مقدار در کامبرین بوده است.
۲) طاقدیس‌ها عمده‌ترین نفت‌گیرهای کره زمین هستند و ریف‌ها , گسل ها آخر از همه هستند.
۳) در مخازن نفتی از لحاظ آماری مخازن کرنباته دارای تعداد بیشتری بوده و پراکنش بیشتری دارند.
۴) در تمام نقاطی که از لحاظ تکتونیکی آرامش داشتند , نفت بهتر تولید شده است. (هرجا Sr زیاد باشد آرامش بیشتر است).
اهمیت دولومیت (Dolomite) در صنعت نفت :
اهمیت صنعتی دولومیت به خاطر Mg آن است که از آن استفاده می‌شود. همچنین دولومیت وقتی در لایه‌ها تشکیل می‌شود به دلیل حجم بالایی که در آن بوجود می‌آید می‌توان مخزن کرنباته خوبی برای نفت بوجود آورد.
مخازن نفتی دنیا اکثراً دلومیتی هستند. مخازن چاه‌های نفتی بورگان کویت و کرکوک کاملاً دولومیتی است.
عمل دولومیتیزاسیون :
این عمل به وسیله آبهای جاری و در نتیجه Water rock introduction ( واکنش متقابل آب و سنگ ) صورت می‌گیرد. که این امر آرام آرام انجام می شود و جابجایی Mg و Ca  صورت می‌گیرد
در این محیط آبی سنگی جانشینی انجام گرفته و طیف زیر انجام می‌پذیرد.                                                                      
انواع دولومیت :
۱) دولومیت اولیه : primary Dolomit
دولومیتی است که از همان ابتدای بوجود آمدن کره زمین دولومیت تشکیل شده است و بعد دولومیت ته نشین شده و رسوب داده است دولومیت های اولیه معروف در جهان :
الف) شبه جزیه قطر             Qatar
ب) فلوریدا                 Florida
پ) باهاما                 Bahama
نکته اینکه این دولومیت‌ها ریز بلور هستند.
۲) دولومیت ثانویه :     Secoundry  Dolomite
پس از تشکیل سنگ آهک , آب غنی از Mg با حرکات رفت و برگشت خود به آهک برخورد کرده و آرام آرام Ca را بیرون کرده و Mg جای آن گذاشته و در طول زمان دولومیت تشکیل شده است.
این دولومیت به علت مخازن نفتی اهمیت دارد.
دولومیت ثانویه بلورهای لوزی شکل (رمبوئدر) با فضای خالی و مواد قهوه ای (آلی) در بین آن هست و این دولومیت‌ها درشت بلور هستند.
سیستم‌های دولومیت‌زایی :
مکانیزم دولومیت‌زایی :         Dolomitiza   mechanisme
۱) جریان مجدد :             Re flux
بدلیل آنکه آب دریایی آن موقع Mg در آن بالا بوده و حرارت هم حدود ۲۴-۲۶ درجه بوده یعنی دما در حد دمای معمول دلومیتیزاسیون بوده و شرایط آماده بوده و این آب دریا مدام به این سنگ‌های آهکی برخورد کرده و روی این سنگ‌ها را دولومیتی کرده و پای این سنگ‌ها دولومیتی شده و زیر این دولومیت‌ها نفت داریم. و همچنین دولومیتیزاسیون باعث افزایش حجم می‌شود که باعث تجمع هیدروکربنها در آن می‌شود.
سیستم Reflux در جاهای زیادی اثر کرده و اینها جزء دولومیت‌های ثانویه هستند یعنی ابتدا آهک بوده و به مرور زمان تبدیل به دولومیت‌ شده‌اند.
به طور مثال در لایه —– Base یا کف سازند   بصورت دولومیتی شده است. نکته اینکه در عمل دولومیتیزاسیون در اثر دولومیت زایی افزایش حجمی برابر با ۴۰ درصد خواهیم داشت.
سازند الیکا دولومیتهای ریز سیلیسی شده یعنی داخل این آهکها سیلیس هم بوده و نگذاشته کاملاً دولومیتیزاسیون انجام شود.
۲) مکانیزم دورگ :     Dorag
این مکانیزم توسط بدیع الزمانی ارائه گردید که بدین صورت است که داخل دریاها یک عدسی داریم که به آن عدسی آب می‌گوییم که در آن جوی با آب دریایی به هم برخورد می‌نمایند. و داخل این لنز یعنی محل برخورد و اختلاط آب شور با آب شیرین دولومیت تشکیل می شود. و چون آب شیرین و آب شور وجود  داشته است. اسم آنرا دورگ نامیده اند.
در ۱۰ سال اخیر با مطالعه روی ایزوتوپ ها چون مقدار ایزوکوپ‌های کربن ۱۲ , کربن ۱۳ و اکسیژن ۱۶ , اکسیژن ۱۸ در آب دریا وجو مشخص است , آمریکاییها با تحقیق و بررسی بر روی ایزوتوپ‌های کربن و اکسیژن این لنزها با کربن و اکسیژن دریا وجو مشاهده  نمودند که این ایزوتوپ‌ها با هم یکسان نمی‌ باشند.
پس اعلام کردند که از لحاظ ایزوتوپی و مطالعات ایزوتوپی دولومیتی که در محل اختلاط آب شیرین و آب شور تشکیل شده است. با حرف بدیع الزمانی هم خوانی ندارد. و در نتیجه نظریه دورگ رد شد.
۳) مکانیزم پمپ تبخیری :     Evaporite  pumping
جاهایی که آفتاب شدیداً می‌تابد و باعث گرم شدن سطح زمین می‌شود. در مناطق کویری آب زیر زمینی به سطح زمین نزدیکتر است و باعث می‌شود این آبها بخار شود و ایجاد خلاء در نزدیکی سطح زمین کند و ایجاد نیروی مویینگی می‌کند و آبهای حاوی منیزیم بالا می‌آیند که باعث تشکیل دولومیت می‌شوند که به آن دولومیت حاصل از مویینگی می‌گویند.
از پدیده مانند آن می‌توان به پدیده Desert varnisch اشاره نمود که اکسید آهن و اکسید منیزیم از داخل سنگ به سطح آمده و با تابش آفتاب قهوه‌ای شده اند و روی سنگ را قهوه ای کرده‌اند که این هم مثل مکانیزم پمپ تبخیری است.
ارزش دولومیت :
* ارزش اول :
سنگی که از آهک تبدیل به دولومیت می‌شود افزایش حجمی معادل ۴۰ درصد پیدا می‌کند و دولومیت ارزش نفتی برای ما دارد. و نفت آن برای ما مهم است و یک ارزش مهم آن ایجاد محیطی مناسب برای تشکیل مخازن نفتی است یعنی در آن مخازن نفتی تشکیل می‌شود.
* ارزش دوم :
چون دولومیت غنی از منیزیم است و این منیزیم در صنایع مختلف کاربرد دارد. اگر دولومیت دارای درصد منیزیم بالا باشد آنرا استخراج می‌کنند.
استفاده هایی که از دولومیت می‌شود مثلاً در صنایع ساختمانی بصورت پودر که در یک سری سیمانها از این پودر استفاده می‌کنند.
مخزن سالم :
یک سنگ مخزن متخلخل محتوی مواد نفتی دارای اختصاصات زیر است :
۱) زمینه یا ماتریکس Matrix سنگ از دانه‌های ماسه سنگ , سنگ آهک و دولومیت یا ترکیبی از آنها ساخته می‌شود. « Reseyvoir rocks »
۲) بین دانه‌های متشکله سنگ را حفرات , درز و شکاف‌ها یا بطور کلی خلل و فرج‌هایی وجود دارد که توسط آب , نفت و یا احتمالاً گاز پر می‌شود.
۳) آب بصورت لایه نازکی اطراف دانه‌ها را فرا می گیرد و درون درز و شکاف های بسیار باریک را اشغال می‌نماید. و گاهی بصورت رگه‌های ممتدی در ساختمان سنگ در می آید.
۴) نفت فضاهای بزرگتر داخل سنگ را اشغال می‌کند و اگر گاز هم وجود داشته باشد. بزرگترین فضاها را اشغال کرده و نفت را از فضاهای متوسط خارج می‌کند.
خصوصیات مهم سنگ‌ها :
۱) تخلخل porosity       2) اشباع آب water saturation  3) نفوذپذیری   Permeablity
تخلخل و انواع آن :
درصدی از کل حجم سنگ است که توسط فضاهای خالی اشغال می‌شود. تخلخل در سازندهای غیر فشرده به میزان دانه‌های هم قطر بستگی دارد.
اگر اندازه دانه‌ها یکسان باشد میزان تخلخل زیاد و بین ۳۵ تا ۴۰ درصد می‌باشد. در مواردی که اندازه دانه‌ها بسیار متغیر باشد بطوریکه دانه‌های کوچک فضاهای بین دانه های بزرگ را پرکنند تخلخل کمتر و تا ۲۵ درصد می‌رسد.
در تخلخل‌های پائین‌تر بطور کلی ذرات سنگ توسط مواد سیلیسی یا کربناتی , سیمان شده و تخلخل را تا حد صفر درصد پائین می‌آورند.
انواع تخلخل :
۱) تخلخل مطلق :
نسبت کلیه فضاهای خالی مثل روزنه‌ها , درزه‌ها , خطرات و شکاف‌های سنگ را به کل حجم سنگ تخلخل مطلق می‌گویند.
تخلخل مطلق خود به دو دسته تقسیم می‌شود. تخلخل اولیه که از نوع بین دانه ای و بین کریستالی بوده و در سنگ‌های تخریبی ( مانند سنگ ماسه) دیده می شود.
و تخلخل ثانویه که به شکل حفره ای و شکاف و درز و ترک که منشأ مکانیکی و ثانویه دارند دیده می‌شود. و به طور کلی در سنگ‌های آهکی و دولومیتی که منشأ شیمیایی و بیوشیمیایی دارند بوجود می‌آیند.
۲) تخلخل پیوسته :
درصدی از کل حفره‌های سنگ است که با یکدیگر ارتباط دارند , درصورت عدم ارتباط حفره‌ها با یکدیگر مقدار آن خیلی کمتر از تخلخل مطلق است , مانند سنگ پا که حدود ۵۰ درصد تخلخل مطلق دارد ولی تخلخل پیوسته یا مؤثر آن در حدود صفر است.
۳) تخلخل نهفته :
درصدی از کل حفرات موجود در سنگ است که توسط کانال‌های مویین به هم متصل است. ولی این راه‌های ارتباطی بقدری باریک است که سیال به سختی می‌تواند از آن عبور کند. (۲۰ میکرومتر برای نفت و ۵ میکرومتر برای گاز) سنگهای شیلی دارای تخلخل نهفته هستند که ۴۰ تا ۵۰ درصد تخلخل پیوسته دارند اما اندازه کانال‌های ارتباطی آنقدر باریک است که سیالات موجود به علت خاصیت جذب مولکولی نمی‌توانند حرکت کنند.
۴) تخلخل مؤثر :
آن دسته خلل و فرجی است که سیالات قابل تحرک به آنها دسترسی دارند. مایعات به سهولت در درون فضاهای خالی سنگ جابجا می‌شوند و این تخلخل در محاسبات نفتی قابل ارزش است.
اشباع آب و هیدروکربن :
اشباع عبارتست از نسبت حجم اشغال شده سنگ توسط سیال به حجم کل تخلخل که آنرا با S نمایش می‌دهند.
اشباع آب درصدی از فضاهای خالی است که توسط آب اشغال می‌گردد و با   نمایش داده می‌شود. و کسر باقیمانده که شامل نفت و گاز است معادل با   و به نام اشباع هیدروکربن معروف است و با علامت   مشخص می‌شود. اصولاً در ابتدا مخازن از آب اشباع بوده اند ولی در زمانهای بسیار طولانی زمین شناسی , نفت و گاز بعد از تشکیل به سازندهای متخلخل مهاجرت کرده و آب را از فضاهای خالی بزرگتر جابجا نموده و خود جایگزین شده‌اند. هرچند تمام آب خارج نشده و بخشی باقی می‌ماند که به آب باقیمانده موسوم است. شکل ۱-۱- وضعیت آب و نفت و گاز را در داخل حفرات سنگ نشان می‌دهد.
اشباع آب غیر قابل کاهش :
میزان آبی است که توسط کشش سطحی دانه ها در محل تماس دانه‌ها و در درزه‌ها و شکاف‌های کوچک باقی مانده و میزان آن از حدود ۰.۰۵ در سنگ‌های درشت دانه تا ۰.۴ یا بیشتر در خیلی ریزدانه تغییر می‌کند.
و میزان آن به نوع تخلخل , اندازه حفره ها , قطر کانال‌های ارتباط دهنده حفره‌ها و طبیعت دانه‌های متشکله زمینه سنگ بستگی دارد.
نکته مهم اینکه در هنگام تولید هیدروکربن آب غیر قابل کاهش از سازند خارج نخواهد شد.
هیدروکربن جابجا شده :
هیدروکربن جابجا شده یا حرکت کرده در سازند‌های نفتی با اهمیت‌تر از مخازن گازی است. اگر موقع حفاری مقداری از هیدروکربن به عقب رانده شود. در زمان تولید از چاه , مقداری از همان هیدروکربن قابل استحصال می‌باشد و به طوریکه می‌دانیم اشباع هیدروکربن باقیمانده در ناحیه اشغالی   نامیده می‌شود.                          
نفوذپذیری :
نفوذپذیری قابلیت جریان یافتن سیالات در درون سازند است , نفوذپذیری اندازه‌ای از جریان است که در آن سیال از درون ناحیه معینی از سنگ متخلخل تحت گرادیان فشار معینی جریان یابد. واحد نفوذپذیری میلی دارسی است.
برای یک سازند تولید کننده ۱۰۰۰ میلی دارسی بسیار زیاد و ۱ میلی دارسی میزان کمی است.
بر خلاف تخلخل , نفوذپذیری شدیداً به اندازه مجموع دانه‌های سنگ بستگی دارد.
رسوبات دانه درشت با حفرات بسیار بزرگ نفوذپذیری بالا و سنگ‌های دانه ریز با حفرات کوچک و کانال‌های باریک دارای نفوذپذیری پائین‌ هستند.
چگونگی تشکیل نفت :
موجودات ذره‌بینی و میکروسکوپی پس از اینکه می‌میرند در اقیانوس‌ها دراثر رسوبات که روی آنها قرار می‌گیرند و در اثر فشار به نفت تبدیل می‌شوند.
در تمام نقاطی که دریا بوده و زیر آب بوده اند و چنانچه شرایط خاصی برای زندگی و مرگ موجودات را داشته باشند در اثر نهشته شدن رسوبات روی اجساد موجودات در یک چنین جاهایی نفت تولید می شود.
وجود نفت ربطی به آب و هوا ندارد. نفت هم در قطب و هم در عربستان و خاورمیانه وجود دارد پس از نهشته شدن موجودات مرده یک سری فعالیت‌های باکتریابی روی آنها صورت می‌گیرد و تجزیه می‌شوند ( در محیط هوازی ) و نیز مراحل رسوب گذاری نیز انجام می‌شود. پس عمق و فشار بالا می‌رود تا دما به ۱۸۰ درجه برسد که در این دما نفت تولید می‌شود. بعد از دمای ۱۸۰ درجه دگرگونی حاصل می‌شود و قیری معروف به قیر ۸۰ کربنی بوجود می‌آید ممکن است به دلایل فشار منبع ترک بخورد و قیرها بیرون بریزد در خرم آباد و بروجرد قیر طبیعی در اطراف جاده وجود دارد.
از لحاظ معدنی منطقه باید یک سری کاتالیزورها را وارد کند در لایه‌هایی که نیکل و وانادیوم قوی باشد و مواد آلی قوی نیز بوده باشد نفت تشکیل می شود. که نیکل و وانادیوم کاتالیزور هستند.
نفت کلاً درسنگ‌های دانه ریز تشکیل می‌شود و مواد که مربوط به موجودات ریز هستند و در اثر فعالیت‌های ژئوشیمیایی تبدیل به نفت می‌شوند.
عوامل مؤثر در مقدار نفت دهی یک سنگ مادر :
۱)    غلظت ماده آلی در سنگ مادر یا سنگ منبع.
۲)    نرخ تبدیل ماده آلی به نفت.
۳)    مدت زمان زمین شناسی.
نرخ تبدیل ماده آلی به نفت تابعی از :
۱)    دما.
۲)    مستعد بودن شرایط تبدیل به نفت.
۳)    خمیره معدنی مربوطه.
مستعد بودن شرایط برای تبدیل به نفت به عوامل زیر وابسته است :
۱)    ترکیب محصولات دریایی یعنی موجودات زنده پس از مرگ.
۲)    انجام واکنش‌های غیر اکسیداسیون پس از ته نشست و دفن.
اکسیداسیون روی آن مواد صورت نگرفته باشد. اگر اکسیداسیون صورت بگیرد و نفت تبدیل نمی‌شوند. نفت در محیط احیایی بوجود می‌آید.
شرایط تشکیل نفت ( پنجره نفتی ) :
منظور از پنجره نفتی جمیع شرایط دمایی , کاتالیزور و مواد آلی است که کنار هم قرار می‌گیرند و دما زیر ۱۸۰ درجه است , همچنین شرایط غیر هوازی , کاتالیزورهای نیکل و وانادیوم باشد. مواد آلی کافی باشد یعنی بالاتر از ۱.۵ درصد زیرا در مواد آلی کمتر از ۱.۵ درصد نفت تشکیل نمی‌شود. به تمام این شرایط , پنجره نفتی گفته می‌شود.
تأثیر لایه‌های اطراف مخازن در نفت :
نفت‌ها بر مبنای مواد لایه‌ای که نفت را تشکیل می‌دهند به نفت‌های شور و نفت‌های غیر شور و یا به عبارت دیگر به نفت‌های سبک و سنگین تقسیم می‌شوند.
نفت جنوب شوری دارد اما نفت شمال و نفت خزر چون در آهک است و گوگرد آن بسیار پائین است شوری ندارد , در نتیجه قیمت آن بالاتر است و جنس آن مرغوبتر است.
مواد آلی تشکیل دهنده نفت :
۱)    لیپیدها : مهمترین آنها اسید استریک است.
۲)    آمینها : مهمترین آنها آلانین‌ها هستند.
۳)    کربوهیدراتها : مهمترین آنها گلوکز است.
مهمترین ماده در نفت زایی لیپیدها واسید استریک می‌باشد. و بیشترین درصد متان دهی مربوط به لیپیدهای نوع اسید استریک می‌باشد. بنابراین این طور نیست که با این فکر قدیمی قضاوت کنیم که تمام میکرو ارگانیسم‌ها پس از مرگ تبدیل به نفت می شوند.
جدول تشکیل هیدروکربن‌ها :
زون نا بالغ
دیاژنز
زون نفتی     کاتاژنز
زون گاز مرطوب
    متاژنز
زون گاز خشک    
انواع مهاجرت نفت پس از تشکیل :             Migration
نفت دو نوع مهاجرت دارد. یکی مهاجرت اولیه و دیگری مهاجرت ثانویه.
۱) مهاجرت اولیه :
نفت هیچگاه در سنگ منبع نمی‌ماند , بلکه تحت عواملی نفت در سنگ مادر نمی‌ماند این عوامل عبارتند از :
الف ) افزایش حجم ماده آلی : یعنی وقتی که مواد آلی تبدیل به نفت شوند این تبدیل باعث افزایش حجم نسبت به ماده اولیه و فشار روی نفت می‌شود. این عمل باعث می‌شود که نفت نتواند در جای خود بایستد و از جای خود خارج شود. به دلیل ایجاد گاز و تغییر هیدروکربن‌ها حجم مخزن افزایش می‌یابد و با افزایش حجم مخزن جوابگو نیست و مهاجرت اولیه را باعث می‌شود.
۲) فشار لایه‌ها فوقانی از چندین طرف ( فشار طبقاتی و فشار لایه‌های اطراف و جانبی) که به آن over burden pressure : این فشار به دلیل وجود گاز باعث می‌شود که نفت نتواند در یک جا باقی بماند و از منبع خارج گردد.
۳) Clay axpansion : رس‌های اطراف سنگ منبع در اثر جذب آب متورم می‌شوند و در اثر این تورم به مخزن فشار می‌آید و مواد نفتی را از آن خارج می‌کند.
۴) Clay dewatering : رس‌هایی که در مخزن وجود دارند حاوی آب می‌باشند و آب آنها جذبی است و وقتی تحت تأثیر فشار و حرارت در مخزن قرار گیرند , آب خود را از دست می دهند و به محتوای مخزن آب اضافه می‌شود و آب به نفت و گاز اضافه می‌شود و در اثر آب دادن و انبساط رس‌ها این عوامل دست به دست هم می‌دهند و نفت از داخل مخزن حرکت می‌کند.
۲) مهاجرت ثانویه :
نفت در مسیرهایی جاری می‌شود که پتروفیزیک ( تخلخل و نفوذپذیری) آنها بالا باشد. نفت در این مسیر حرکت می‌کند و در طول مسیر تغییراتی ایجاد می‌کند. بعد از اینکه اینها به تله‌های نفتی رسیدند به دام می‌افتند. تله‌ها ممکن است گسل باشند یا لایه نفوذناپذیری باشد. وقتی نفت به یک نفت گیر می‌رسد در پشت آن جمع می‌شود. مانند نفت‌های جنوب یا نفت خزر که در سازندهای آگچاچیل یا آپشرون نفت دارد.
اثر زمین گرمایی :         Geo thermal gradient
درجه زمین گرمایی در تشکیل نفت و کیفیت نفت بسیار تأثیرگذار است. 
لیبرسون :
درجه زمین گرمایی حال و گذشته حوزه‌های دارای هیدروکربن به نظر می‌رسد که تأثیر زیادی بر روی بازیافت نفت دارند. دلایل بدیهی قابل ملاحظه‌ای پیشنهاد می کند که درجه زمین گرمایی بالا در حوزه‌های دارای سنگ‌های کلاسیک ( آواری) باعث افزایش تشکیل و مهاجرت به تله افتادن نفت و گاز می شود. حوزه‌های رسوبی می‌توانند بر اساس تکتونیک صفحه‌ای طبقه‌بندی شوند و درجه زمین گرمایی آنها که جریان گرمایی را در داخل زمین بیان می‌کند می‌تواند مرتبط باشد با الگوی تکتونیک صفحه‌ای آنها.
تیسوت :
دما در عمق  اثر می‌گذارد بر روی مخزن , منبع و حتی سنگ پرش که اینها شامل سازند , مهاجرت و به تله افتادن هیدرو کربورهاست.
آزاد شدن اسیدهای چرب و لیپیدها از کروژن یک عامل صد در صد وابسته به درجه زمین گرمایی است. نفت‌های جنوب ایران در زمین گرمایی بالا تشکیل شده است. نتیجه اینکه فشارهایی که از لحاظ تکتونیکی به مخزن وارد شده حوزه دریای سرخ از تریای در حال باز شدن است.
حوزه مربوط به ایران و خاورمیانه تماماً از تریای به بعد خود حوزه در شرایط تشکیل نفت بوده  است. شکاف دریای احمر باعث شور شدن نفت منطقه شده است.
  مخازن نفتی کره زمین مخازن ماسه سنگی است به دلیل بالا بودن گوگرد منابع ماسه سنگی سنداستون‌ها نسبت به مخازن کرنباته ناخالصی بیشتری دارند بنابراین گوگرد بیشتری دارند.
نکته مهم در تعیین مسیر مهاجرت نفت :
کربن ۱۲ و کربن ۱۳ برای تعیین مسیر نفت کاربرد دارد. که اگر کربن ۱۳ به کربن ۱۲ کمتر از یک باشد نفت مهاجرت کرده است. زیرا کربن ۱۳ محل تشکیل نفت است و کربن ۱۲ منطقه مهاجرت نفت است.
انواع Cap Rock :
به دو صورت وجود دارند در نوع اول در زیر آنها نفت وجود دارد که در آنها باکتری های گوگرد خوار گوگرد ۳۲ را به گوگرد ۳۴ تبدیل می‌کنند این باکتری‌ها فقط در Cap Rock هایی وجود دارند که در زیر آنها نفت وجود دارد.
در نوع دوم در زیر آن نفت وجود ندارد در نتیجه گوگرد ۳۲ در آنها بیشتر است چون باکتری‌های گوگرد خوار آنها را به گوگرد ۳۴ تبدیل نکرده‌اند.
در Cap Rock ها اورانیوم , وانادیوم و ترکیبات نیکلی وجود دارد. در جنوب ایران ۷۰۰ , Cap Rock وجود دارد.
فصل دوم
۱۰-۱- اکتشافات ژئوفیزیکی
در « اکتشافات ژئوفیزیکی» برخی از مهمترین خواص فیزیکی زمین توسط ابزارهای ویژه اندازه‌گیری شده و با تفسیر  نتایج حاصله , شرایط زیر زمین استنتاج می‌شود. خواصی از سنگها که در اکتشافات ژئوفیزیکی , سنجیده می‌شوند معمولاً عبارت‌اند از : کشسانی (الاستیسیته) , هدایت الکتریکی , هدایت حرارتی , چگالی , خاصیت مغناطیسی و رادیواکتیویته , باید توجه داشت که خواص اندازه گیری شده معمولاً به طور مستقیم با هدف مورد نظر مرتبط نیستند. از این رو همواره باید برنوعی ارتباط بین خواص اندازه گیری شده و آ‎نچه که به دنبالش هستیم متکی باشیم
در اکتشافات ژئوفیزیکی معمولاً به دنبال یک «ناهنجاری» یا به زبانی انحراف از مشخصات یکنواخت زمین شناسی هستیم. تغییر ناگهانی در جنس مواد , برخورد به یک گسل یا یک منطقه خرد شده یا لایه‌های آبدار می‌توانند ناهنجاریهایی نسبت به شرایط طبیعی به حساب آیند. باید توجه داشت که هر چه ناهنجاری مورد بررسی نسبت به دستگاههای اندازه گیری دورتر قرار گرفته باشد. تأثیر آن ضعیفتر می‌شود. در چنین مواردی برای اندازه گیری محتاج دستگاههای دقیقتری هستیم. علاوه بر آن در داده‌ها ژئوفیزیکی معمولا آثاری که مورد نظر نیستند و «پارازیت» نامیده می‌شوند , تداخل می‌کند که باید به نحوی حذف شوند تا ناهنجاری مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گیری تداخل می‌کند که باید به نحوی حذف شوند تا ناهنجاری مورد نظر بهتر مشخص شود. متوسط گیری از مقادیر خوانده شده معمولی‌ترین روش برای کاهش اثر پارازیتهاست. به طور کلی تعبیر و تفسیر داده‌های ژئوفیزیکی همواره با ابهام همراه است , زیرا اغلب برای داده های ژئوفیزیکی یکسان , توضیحات متفاوتی می‌تواند وجود داشته باشد. البته با ترکیب چند روش ژئوفیزیکی در یک بررسی اکتشافی تا حدی می‌توان این کمبود را مرتفع کرد. خلاصه اینکه روشهای  غیر مستقیم ژئوفیزیکی هیچگاه نمی تواند جانشین روشهای بررسی مستقیم , مثل گمانه زنی شود. این روشها در زمانی کوتاه و مخارجی نسبتاً کم , ناحیه وسیعی را مورد بررسی قرار داده و ضمن محدود کردن محلهای مناسب برای حفاری , هزینه عملیات اکتشافی را به نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهند.
در جدول ۱-۲ انواع روشهای ژئوفیزیکی که در اکتشافات ژئوفیزیکی به کار می آیند. فهرست شده‌اند.
جدول ۱-۲ روشهای و ابزارهای بررسیهای ژئوفیزیکی زیر زمینی (هانت ۱۹۸۴).
روش     کاربرد     محدودیتها
لرزه‌ای انکساری    عمق لایه‌ها و سرعت امواج درخشندگی و آب را به دست می دهد.     کاملاً مورد اعتمادنیست مگر آنکه سرعت موج در لایه‌های با عمق افزایش یافته و سطح سنگ بستر منظم باشد. داد‌ه‌ها غیر مستقیم بوده و مقادیر متوسط را نشان می‌دهند.
لرزه‌ای مستقیم
(بیرون , داخل و بین گمانه ای )     سرعت در لایه‌های مورد نظر و همچنین ویژگی‌های دینامیکی و کیفیت توده سنگ را به دست می‌دهد.    داده‌ها غیر مستقیم بوده و مقادیر متوسط را نشان می‌دهند که ممکن است از ویژگی‌های توده مصالح تأثیر بپذیرند.
لرزه‌ای انعکاسی    در مطالعات مهندسی درخشندگی به کار نمی‌رود. برای تهیه نیمرخهای پیوسته زیرآبی مفید است.     سرعتها را به دست نمی‌دهد. محاسبه عمق لایه‌ها مستلزم دانستن سرعت ایت که توسط روشهای دیگر به دست می‌آید.
مقاومت مخصوص
(الکتریکی)     تعیین مرزهای آب شو , لایه‌های رسی و لایه‌های دانه‌ای تمیز.    تعبیر و تفسیر آن مشکل و در معرض تغییرات گسترده است.
ویژگی‌های مهندسی را به دست نمی دهد.
گرانی سنجی     ساختهای عمده زیر زمینی مثل گسلها , گنبدها , توده‌های نفوذی , غارها و حفرات را تشخیص می‌دهد.     دربررسیهای مهندسی معمولاً برای کسب اطلاعاتی در مورد غارها و حفرات به کار می‌رود.
مغناطیسی سنجی    در اکتشافات مواد معدنی و توده‌های بزرگ آذرین به کار می‌رود.     معمولاً برای مقاصد مهندسی به کار نمی‌رود.
تهیه نیمرخ توسط رادار     مقطعی از زمین تهیه می‌کند. برای تعیین محل لوله‌های مدفون شده , سنگ بستر و قطعات سنگ به کار می‌رود.     در مرحله توسعه به کار گرفته می‌شود. عمق یا ویژگی‌های مهندسی را به دست نمی‌دهد. عمق نفوذ آن کم است.
رادار نوع
 ویدئو-پالس    برای تعیین محل گسلها , غارها , منافذ , لوله‌های مدفون شده و ساختهای عمومی سنگ به کار می‌رود.    مشابه حالت قبل
چاه نمودار     به فصل ۳ مراجعه شود.     به فصل ۳ مراجعه شود.
روش الکتریکی
تغییر خواص الکتریکی سنگها اساس روشهای متنوع اکتشافات الکتریکی و الکترومغناطیسی است. در یک روش که « پتانسیل خودزا» نام دارد و در اکتشافات معدنی به کار می‌رود اختلاف پتانسیل طبیعی بین دو نقطه از زمین اندازه گیری می‌شود. اندازه گیری مرتب اختلاف پتانسیل در امتداد یک نیمرخ و رسم تغییرات آن « ناهنجاریهایی » را که معمولاً در بالای توده های معدنی ایجاد می‌شود , مشخص خواهد ساخت. روش پتانسیل خودزا کاربرد چندانی در اکتشافات مهندسی ندارد.
روش دیگر « مقاومت مخصوص » نام دارد. این روش بر این مبنا استوار است که مواد در زیر زمین قابلیت هدایت مختلفی نسبت به جریانهای الکتریکی دارند. قابلیت هدایت الکتریکی در موادی مثل رسهای مرطوب و لای ها بالا بوده و در مواردی مثل ماسه‌ها و شنهای سست خشک و سنگهای مستحکم پائین است. در روش مقاومت مخصوص جریان الکتریکی توسط یک جفت الکترود جریان به داخل زمین هدایت می‌شود و توسط یک جفت الکترود پتانسیل در دو نقطه دیگر در همان راستا اختلاف پتانسیل اندازه گیری می‌شود. به این ترتیب « مقاومت مخصوص ظاهری » عمقی از زمین به دست می‌آید. آرایشهای مختلفی برای الکترودهای فرستنده و گیرنده به کار می‌رود. با تغییر فاصله الکترودها می‌توان مقاومت مخصوص ظاهری اعماق مختلف زمین را به دست آورد. با افزودن به فاصله الکترودها مقاومت مخصوص ظاهری که بستگی به تغییرات خواص الکتریکی نسبت به عمق دارد , سنجیده می شود. در روش دیگر می‌توان با ثابت نگاهداشتن فاصله الکترودها رشته را از محلی به محل دیگر حرکت داد و با اندازه گیری تغییرات , نیمرخ مقاومت الکتریکی زمین را رسم نمود. وضعیت زیر زمینی معمولاً از روی تغییرات در مقادیر
جدول ۲-۲ مقاومت مخصوص ظاهری برای نمونه‌هایی از مصالح زمین شناسی ( هانت , ۱۹۸۴)
مصالح زمین شناسی     مقاومت مخصوص (اهم متر)
خاکهای رسی : خیس تا مرطوب     3-5/1
خاکهای رسی لای دار و خاکهای لایی : خیس تا مرطوب     15-3
خاکهای لایی و ماسه‌ای : مرطوب تا خشک     15.15
سنگ‌بستر:کاملاًشکسته‌تاکمی‌شکسته‌که‌شکستگیها‌ازخاک‌مرطوب‌پرشده‌است    300-150
شن و ماسه همراه با لای     حدود ۳۰۰
شن و ماسه با لایه‌های لای     2400-300
سنگ بستر : کمی شکسته که شکستگیها با خاک خشک پرشده است.    2400-300
رسوبات شن و ماسه : دانه درشت و خشک     2400>
سنگ بستر : توده ای و سخت     2400 >
آب شیرین     60-20
آب دریا     24/0 –18/0
روش الکتریکی مقاومت مخصوص(رشته ۴ الکترودی)
روش الکتریکی مقاوم مخصوص بر مبنای مقاومت الکتریکی متفاوت مصالح مختلف در زیر زمین استوار است. ابزار کار در این روش نسبتاً ساده و متشکل از یک منبع تولید برق (باطری یا ژنراتور) , آمپرمتر , ولت متر , الکترودها و سیمهای رابط است. این دستگاهها باید از یک طرف انرژی الکتریکی کافی در زمین تولید کنند و از طرف دیگر سبک و قابل حمل باشند.
پس از برقراری جریان مستقیم بین دو الکترود خارجی , افت جریان توسط دو الکترود داخلی دریافت شده و مقدار مقاومت مخصوص ظاهری توسط رابطه زیر قابل محاسبه است.
که در آن :
  : مقاومت مخصوص خاک ( اهم سانتی متر )
A : فاصله بین الکترودها ( سانتی متر)
E : اختلاف پتانسیل بین الکترودهای میانی (ولت)
I : جریان بین الکترودهای انتهایی (آمپر)
در تهیه نیمرخ قایم همچنان که تغییرات مقاومت مخصوص اندازه گیری می‌شود فاصله الکترودها زیاد می‌شود و به این ترتیب منحنی نمایشگر مقاومت مخصوص برحسب فاصله الکترودها رسم می‌شود. چون مقدار مقاومت مخصوص به دست آمده عمدتاً وابسته به مقاومت مخصوص مواد تا عمقی برابر با فاصله الکترودها (A) است , تغییر در جنس مواد را می‌توان با تغییر در شیب منحنی به دست آورد. برای تعبیر و تفسیر نیمرخ قایم معمولاً از منحنیهای تجربی موجود ( منحنیهای Wetzel – Mooney ) برای برآورد عمق تا یک فصل مشترک و مقاومت مخصوص استفاده می‌شود , به این ترتیب که منحنیهای فوق الذکر که نمودار لگاریتمی از مقاومت مخصوص بر حسب فاصله الکترودهاست بر منحنی ترسیم شده مطابقت داده می‌شود و برازنده‌ترین حالت انتخاب می‌شود.
قائم و جانب استنباط می‌شود. عمق نفوذ جریان بستگی به موقعیت الکترودها , فرکانس مورد استفاده , و توزیع قابلیت هدایتها در زمین دارد. در جدول ۲-۲ مقادیر مقاومت مخصوص برای مصالح زمین شناسی مختلف آمده است.
کاربردهای روش الکتریکی مقاومت مخصوص را به صورت زیر می‌توان خلاصه کرد :
الف ) جدا کردن مصالح دانه‌ای تمیز از لایه‌ای رسی که در تأمین منابع شن و ماسه کاربرد دارد.
ب) تعیین عمق یک سطح گسیختگی بالقوه در رسهای «سریع» که در آن مقدار املاح و در نتیجه مقاومت ظاهری به طور بارزی با بخشهای مجاور سطح گسیختگی تفاوت دارد.
ج) تعیین مرزهای آبهای شور زیر زمینی.
د ) تشخیص تغییرات ایجاد شده در کیفیت آبهای زیر زمینی در رسوبات دانه‌ای یکنواخت (مثل نشت ناخواسته مواد شیمیایی از یک مخزن مواد باطله )
ه ) اندازه گیری عمق تا سنگ بستر ( مخصوصاً در محل احداث سدها ).
و ) تعیین محل حفرات انحلالی در سنگهای آهکی که البته همواره موفقیت آمیز نیست.
ز) مطالعه آبهای زیر زمینی و تعیین موقعیت سفره‌های آبدار.
ح ) بالاخره از این روشها جهت یافتن محل لوله‌های مدفون شده و یافتن معادن در خشکیها نیز استفاده می‌شود.
در کنار کاربردهای گوناگونی که بر شمردیم , روش الکتریکی مقاومت مخصوص از نقاط ضعف و محدودیتهایی نیز برخوردار است :
الف ) چون مقاومت مخصوص تابعی از مقدار آب و نمکهای محلول است مصالحی با ویژگی‌های مهندسی کاملاً متفاوت می‌توانند مقاومت مخصوص یکسانی از خود نشان دهند. این مسئله تعیین همبستگی (کرولاسیون) نقاط مختلف با یکدیگر را مشکل می‌سازد.
ب) تفکیک لایه‌ها در نقاطی که مصالح رویی از مقاومت مخصوص بسیار بالایی برخوردارند ممکن است امکان پذیر نباشند.
ج ) سطح ایستایی معمولاً حد نهایی عمق کاربرد این روش است , زیرا قابلیت رسانایی الکتریکی در مصالح اشباع شده به سرعت بالا رفته و تعیین تفاوت بین افقهای مختلف را غیر ممکن می‌سازند.
د) به دلیل مشکلاتی که در ارتباط با دادن مقادیر مقاومت مخصوص اندازه گیری شده , با یک خاک یا سنگ خاص وجود دارد , وضعیت زیر زمینی اغلب توسط تغییرات قایم یا جانبی در مقادیر اندازه گیری شده , استنباط می شود.
ه ) در نقاطی که از چند لایه درست شده‌اند , تعبیر و تفسیرها بایستی با همبستگی با داده‌های حاصل از گمانه‌های آزمایشی تأیید شود.
و ) به طور کلی باید روش مقاومت مخصوص الکتریکی را همواره به عنوان روش اکتشافی مقدماتی در نظر گرفت.
استفاده از رادار زمینی
این روش گرچه هنوز در آغاز راه است ولی به نظر می‌رسد که به زودی کارائیهای زیادی از خود در اکتشافات زیر زمینی زمین شناسی و مهندسی نشان دهد. از این روش می‌توان برای تشخیص مواد جامد نسبتاً کدر در مقابل امواج رادار مثل : لوله‌ها , سطح سنگ بستر و قطعات سنگ روی آن , حفرات , تونلها , مناطق رسی , گسلها و توده‌های معدنی استفاده کرد. درجه شفافیت مواد مختلف نسبت به امواج رادار در جدول ۳-۲ آمده است.
در این روش انرژی در حد بخش رادیویی طیف الکترومغناطیسی ساطع می‌شود که مقداری از آن پس از بازتاب از موارد پیش گفته به رادار بازگشته و ثبت می‌شوند. در یک روش موج رادار به صورت ضربه منفرد مستقیماً در سطح زمین ( با در زیر زمین و در تونلها یا گمانه‌ها ) فرستاده می‌شود. موج بازگشتی نیز به صورت یک ضربان , مشابه موج لرزه‌ای انکساری , ثبت می‌شود. بی نظمی در توالی امواج معرف عامل منعکس کننده مثل یک منطقه گسل خورده پر شده از رس در سنگهای آذرین , یک حفره یا غار است. در روش دیگر توسط رادار نیمرخی پیوسته تهیه می‌شود که به آن نیمرخ گیری الکترومغناطیسی هم می‌گویند (ESP). در اینجا ضربانهای انعکاسی مداوم رادار مشابه تصاویر لرزه‌ای انکساری ثبت می‌شود. از این روش از سال ۱۹۷۰ برای تعیین محل لوله های فاضلاب و کابلها , تهیه نیمرخ از بستر رودها و دریاچه‌ها و ارزیابی وضعیت راهها استفاده شده است. تکنیک EPS در مصالح دارای قابلیت هدایت پائین مثل ماسه , آب شیرین , یا سنگ تصویر واضحی به دست می دهد و در مصالح دارای قابلیت زیاد مثل رسهای مرطوب کیفیت تصاویر آن پائین است.
جدول ۳-۲ شفافیت مصالح مختلف در برابر امواج رادار زمینی ( هانت ۱۹۸۴ )
شفافیت     مصالح
زیاد     یخهای یخچالها وسنگ نمک
خوب     سنگهای دگرگونی , سنگ آهک و ماسه‌های تلماسه ها
متوسط     اغلب خاکهای درشت دانه , زغال سنگهای بیتومیه , شیلهای نفتی , بتن روی اساس راه , آب دریاچه‌ها و رودها
ضعیف    رسها و شیلهای خیس , آب دریا
کدر    وسایل فلزی
گرانی سنجی
اساس این روش بر اساس قانون جاذبه عمومی نیوتن قرار دارد. بنابراین این قانون , نیروی جاذبه بین دو جسم به طور مستقیم با حاصلضرب جرم آنها و به طور معکوس با توان دوم فاصله بین آنها متناسب است. با تغییر چگالی در یک منطقه نیروی جاذبه یا گرانی نیز تغییر خواهد کرد.
از گرانی سنجی در زمین شناسی معمولاً برای کشف ساختهای عمده زمین شناسی مثل گسلها , گنبدها , تاقدیسها و توده‌های نفوذی استفاده می‌شود. از این روش در بررسیهای مهندسی جهت تعیین محل حفرات و غارهای انحلالی داخلی سنگهای آهکی استفاده می شود. در حالت اخیر روش کاربر این مبنا است که چون چگالی سنگ آهک حدود   است و چگالی ظاهری خاک دامنه‌ای بین ۴/۱ تا ۲   در نواحی کارستی برخورد با یک ناهنجاری گرانشی پائین  ممکن است معرف یک حفره خالی , یک حفره پر شده با مصالح دارای چگالی کم و با تعییر در مشخصات خاک یا شرایط آب زیر زمینی باشد. « ریز گرانی سنج »هایی که در سالهای اخیر به بازار عرضه شده از دقت عمل زیادی برخوردارند.
انواع ساده‌گرانی سنجها متشکل از وزنه‌ایست که به فنری آویخته شده و ساختمانی مشابه نیروسنج‌ها دارد با این تفاوت , که در اینجا وزنه ثابت است و تغییرات طول فنر متناسب با تغییر در شتاب ثقل است. گرانی سنج را در یک محل به حالت تعادل در می آورند. وقتی دستگاه به محل دیگری برده شود تغییرات جزئی نیروی گرانی دستگاه را از حالت تعادل خارج می کند و لذا لازم است دوباره آن را میزان نمود. این تغییر جزئی را می‌توان پس از تقویت با وسایل نوری یا الکتریکی اندازه گیری نمود. باید اضافه کرد که گرانی سنجها میدان گرانی را به طور کلی اندازه گیری نمی‌کنند , بلکه تغییرات میدان گرانی را از یک محل به محل دیگر می‌سنجند. گرانی سنج اصولاً یک شتاب سنجی خیلی حساس است. در گرانی سنج فاصله ایستگاههای اندازه گیری معمولاً کمتر از نصف عمق ساختمان مورد مطالعه انتخاب می‌شود.
اختلاف بین گرانش اندازه گیری شده و گرانش تئوریک , که منحصراً نتیجه تغییرات جانبی در مصالح باشد , به نام « ناهنجاری بوگه » معروف است. برای دستیابی به مقادیر صحیح ناهنجاری بوگه باید نتایج اندازه گیریها را با توجه به عرض جغرافیایی , ارتفاع و پستی و بلندیها تصحیح کرد. گرانی سنجی را می‌توان در خشکی , از هوا , از سطح دریا , از کف دریا و یا در داخل گمانه انجام داد. در سنگهای رسوبی , از گرانی سنجی داخل گمانه‌ای برای اندازه گیری تخلخل استفاده می‌شود. داده‌های گرانی سنجی را معمولاً به صورت نقشه‌های « ایزوگال » یا منحنیهای هم گرانی نشان می‌دهند.
دلایل استفاده از گرانی سنجی :
۱)    Reginal Study
۲)    برای بهینه سازی عملیات لرزه نگاری.
۳)    برای مناطقی که لرزه نگاری جواب نمی‌دهد.
۴)    روش ارزان و سریعی می‌باشد.
طراحی عملیات :
در طراحی عملیات باید به نکات مختلفی توجه نمود که بطور مثال یک نکته بسیار مهم که از نظر وقت و هزینه بسیار مهم است. ( مخصوصاً از نظر اقتصادی ) انجام عملیات در ۲ فاز مختلف است.
۱)    فاز اول : ناحیه‌ای
۲)    فاز دوم : شبکه متراکم تر
ابتدا کل منطقه را مورد عملیات قرار می‌دهیم و سپس در قسمت هایی که نیاز بود و از روی فاز اول به اهمیت آن پی بردیم یک عملیات متراکم تری انجام می‌دهیم , در این صورت در وقت و هزینه صرفه جویی کرده‌ایم.
چگالی برخی از سنگ‌های مهم :
از آنجا که نقشه‌های گرانی سنجی در حقیقت نقشه توزیع چگالی در یک منطقه می‌باشد بایستی شناخت از چگالی سنگ را داشته باشیم.