Petroleumgeologi
Petroleumgeologi är studiet av ursprung, förekomst, rörelse, ackumulering och utforskning av kolvätebränslen . Det hänvisar till den specifika uppsättningen av geologiska discipliner som tillämpas på sökandet efter kolväten ( oljeprospektering) .
Sedimentär bassänganalys
Petroleumgeologi är huvudsakligen oroad över utvärderingen av sju nyckelelement i sedimentära bassänger :
I allmänhet måste alla dessa element bedömas via ett begränsat "fönster" till den underjordiska världen, tillhandahållet av en (eller möjligen flera) prospekteringsbrunnar . Dessa brunnar presenterar endast ett 1-dimensionellt segment genom jorden, och förmågan att härleda 3-dimensionella egenskaper från dem är en av de mest grundläggande inom petroleumgeologi. Nyligen har tillgången på billiga, högkvalitativa 3D-seismiska data (från reflektionsseismologi ) och data från olika elektromagnetiska geofysiska tekniker (såsom magnetotellurik ) i hög grad hjälpt till med noggrannheten av sådan tolkning. Följande avsnitt diskuterar dessa element i korthet. För en mer djupgående avhandling, se andra halvan av denna artikel nedan.
Utvärdering av källan använder geokemins metoder för att kvantifiera arten av organiskt rika bergarter som innehåller prekursorer till kolväten, så att typen och kvaliteten på utstött kolväte kan bedömas.
Reservoaren är en porös och permeabel litologisk enhet eller uppsättning enheter som håller kolvätereserverna . Analys av reservoarer på den enklaste nivån kräver en bedömning av deras porositet (för att beräkna volymen av in situ kolväten) och deras permeabilitet (för att beräkna hur lätt kolväten kommer att rinna ut ur dem). Några av nyckeldisciplinerna som används i reservoaranalys är områdena strukturanalys , stratigrafi , sedimentologi och reservoarteknik .
Tätningen , eller cap rock, är en enhet med låg permeabilitet som hindrar utsläpp av kolväten från reservoarberget . Vanliga sälar inkluderar evaporiter , kritor och skiffer . Analys av tätningar innefattar bedömning av deras tjocklek och utsträckning, så att deras effektivitet kan kvantifieras.
Den geologiska fällan är den stratigrafiska eller strukturella egenskapen som säkerställer att reservoaren och tätningen placeras intill varandra så att kolväten förblir fångade i underytan, snarare än att fly (på grund av deras naturliga flytkraft ) och förloras.
Analys av mognad innefattar bedömning av källbergets termiska historia för att göra förutsägelser om mängden och tidpunkten för generering och utdrivning av kolväten.
Slutligen avslöjar noggranna studier av migration information om hur kolväten rör sig från källa till reservoar och hjälper till att kvantifiera källan (eller köket ) av kolväten i ett visst område.
Viktiga underdiscipliner inom petroleumgeologi
Det finns flera stora underdiscipliner inom petroleumgeologi, speciellt för att studera de sju nyckelelementen som diskuterats ovan.
Kritiskt ögonblick
Det kritiska ögonblicket är tiden för generering, migration och ackumulering av de flesta kolväten i deras primära fällor. Migration och ackumulering av kolväten sker under en kort period i förhållande till geologisk tid. Dessa processer (generering, migration och ackumulering) inträffar nära slutet av en varaktighet av ett petroleumsystem. Varaktigheten är den tid viktiga delar av petroleumsystemet ackumuleras.
Det kritiska ögonblicket är avgörande eftersom det är baserat på källbergets begravningshistoria när det är på maximalt gravdjup. Det är då det mesta av kolvätena genereras. Ungefär 50%-90% petroleum tillverkas och drivs ut vid denna tidpunkt. Nästa steg är att kolvätena kommer in i oljefönstret. Oljefönstret har att göra med att källberget är lämplig mognad, och även på rätt djup för oljeprospektering. Geoforskare kommer att behöva detta för att samla in stratigrafiska data om petroleumsystemet för analys.
Källbergsanalys
När det gäller källbergsanalys behöver flera fakta fastställas. För det första måste frågan om det faktiskt finns någon källberg i området besvaras. Avgränsning och identifiering av potentiella källbergarter beror på studier av lokal stratigrafi , paleogeografi och sedimentologi för att fastställa sannolikheten för att organiskt rika sediment har deponerats tidigare.
Om sannolikheten för att det finns en källberg anses vara hög, är nästa fråga att ta itu med källans termiska mognadstillstånd och tidpunkten för mognad. Mognad av källbergarter (se diagenes och fossila bränslen ) beror starkt på temperaturen, så att majoriteten av oljeproduktionen sker i intervallet 60 till 120 °C (140 till 248 °F). Gasgenerering startar vid liknande temperaturer, men kan fortsätta upp över detta område, kanske så högt som 200 °C (392 °F). För att bestämma sannolikheten för olja/gasgenerering måste därför källbergets termiska historia beräknas. Detta utförs med en kombination av geokemisk analys av källberget (för att bestämma vilken typ av kerogener som finns och deras mognadsegenskaper) och bassängmodelleringsmetoder, såsom back-stripping , för att modellera den termiska gradienten i sedimentkolonnen.
Geokemisk analys
I mitten av 1900-talet började forskare på allvar studera petroleumgeokemi. Geokemi användes ursprungligen för ytprospektering efter underjordiska kolväten. Idag tjänar geokemi petroleumindustrin genom att hjälpa till att hitta effektiva petroleumsystem. Användningen av geokemi är relativt kostnadseffektiv vilket gör att geologer kan bedöma reservoarrelaterade frågor. När en korrelation mellan olja och källa har hittats kommer petroleumgeologer att använda denna information för att göra en 3D-modell av bassängen. Nu kan de bedöma tidpunkten för generering, migration och ackumulering i förhållande till fällan. Detta underlättar beslutsprocessen om ytterligare utforskning är nödvändig. Dessutom kan detta öka utvinningen av petroleum som finns kvar i reservoarer som ursprungligen ansågs omöjliga att återvinna.
Bassänganalys
En fullskalig bassänganalys utförs vanligtvis innan man definierar ledtrådar och utsikter för framtida borrningar. Denna studie tar itu med petroleumsystemet och studerar källberg (närvaro och kvalitet); begravningshistoria; mognad (timing och volymer); migration och fokus; och potentiella regionala tätningar och större reservoarenheter (som definierar bärarbäddar). Alla dessa element används för att undersöka var potentiella kolväten kan migrera mot. Fällor och potentiella spår och prospekt definieras sedan i det område som sannolikt har tagit emot kolväten.
Utforskningsstadiet
Även om en bassänganalys vanligtvis är en del av den första studien som ett företag genomför innan det flyttar in i ett område för framtida prospektering, görs den ibland även under prospekteringsfasen. Prospekteringsgeologi omfattar alla aktiviteter och studier som behövs för att hitta nya kolväteförekomster. Vanligtvis görs seismiska (eller 3D-seismiska) studier, och gamla prospekteringsdata (seismiska linjer, brunnsloggar, rapporter) används för att utöka de nya studierna. Ibland genomförs gravitations- och magnetiska studier, och oljeläckage och utsläpp kartläggs för att hitta potentiella områden för kolväteförekomster. Så snart en betydande kolväteförekomst hittas av en prospekterings- eller vildkattabrunn , startar utvärderingsstadiet.
Bedömningsstadiet
Utvärderingsstadiet används för att avgränsa omfattningen av upptäckten. Kolvätereservoaregenskaper, anslutning, kolvätetyp och gas-olja och olja-vatten-kontakter bestäms för att beräkna potentiella utvinningsbara volymer. Detta görs vanligtvis genom att borra fler utvärderingsbrunnar runt den initiala prospekteringsbrunnen. Produktionstester kan också ge insikt i reservoartryck och anslutningsmöjligheter. Geokemisk och petrofysisk analys ger information om typen ( viskositet , kemi, API, kolhalt, etc.) av kolvätet och reservoarens natur (porositet, permeabilitet, etc.).
Produktionsstadiet
Efter att en kolväteförekomst har upptäckts och utvärderingen har visat att det är ett kommersiellt fynd, inleds produktionsledet. Detta steg fokuserar på att utvinna kolvätena på ett kontrollerat sätt (utan att skada formationen, inom kommersiellt gynnsamma volymer etc.). Produktionsbrunnar borras och färdigställs i strategiska positioner. 3D-seismik är vanligtvis tillgänglig i detta skede för att rikta in brunnar exakt för optimal återhämtning. används ökad återvinning ( ånginjektion , pumpar, etc.) för att utvinna fler kolväten eller för att återutveckla övergivna fält.
Reservoaranalys
Förekomsten av en reservoarbergart (typiskt sandstenar och spruckna kalkstenar ) bestäms genom en kombination av regionala studier (dvs. analys av andra brunnar i området), stratigrafi och sedimentologi (för att kvantifiera mönstret och omfattningen av sedimentationen) och seismisk tolkning. När en möjlig kolvätereservoar väl har identifierats är de viktigaste fysiska egenskaperna hos en reservoar som är av intresse för en kolväteutforskare dess bulkbergvolym, netto-till-brutto-förhållande, porositet och permeabilitet.
Bulk bergvolym, eller brutto bergvolym av berg över eventuell kontakt med kolväte och vatten, bestäms genom kartläggning och korrelation av sedimentära paket. Netto-till-brutto-kvoten, vanligtvis uppskattad från analoger och trådloggar, används för att beräkna andelen av de sedimentära paketen som innehåller reservoarbergarter. Bulkbergvolymen multiplicerad med netto-till-bruttokvoten ger reservoarens nettobergvolym. Nettobergartvolymen multiplicerad med porositet ger den totala kolväteporvolymen, dvs volymen i det sedimentära paketet som vätskor (framför allt kolväten och vatten) kan uppta. Summeringen av dessa volymer (se STOIIP och GIIP ) för en given prospekteringsprospekt kommer att göra det möjligt för upptäcktsresande och kommersiella analytiker att avgöra om ett prospekt är ekonomiskt lönsamt.
Traditionellt har porositet och permeabilitet bestämts genom studier av borrprover, analys av kärnor som erhållits från borrhålet, undersökning av angränsande delar av reservoaren som sticker ut vid ytan (se t.ex. Guerriero et al., 2009, 2011 , i referenser nedan) och genom tekniken för utvärdering av formationen med hjälp av trådverktyg förs ned i själva brunnen. Moderna framsteg inom seismisk datainsamling och bearbetning har inneburit att seismiska attribut för bergarter under ytan är lättillgängliga och kan användas för att sluta sig till fysiska/sedimentära egenskaper hos själva bergarterna.
Se även
- V. Guerriero; et al. (2011). "Förbättrad statistisk multi-skala analys av sprickor i karbonatreservoaranaloger". Tektonofysik . Elsevier . 504 (1): 14–24. Bibcode : 2011Tectp.504...14G . doi : 10.1016/j.tecto.2011.01.003 .
- V. Guerriero; et al. (2009). "Kvantifiera osäkerheter i flerskaliga studier av spruckna reservoaranaloger: Implementerad statistisk analys av avsökningslinjedata från karbonatstenar". Journal of Structural Geology . Elsevier. 32 (9): 1271–1278. Bibcode : 2010JSG....32.1271G . doi : 10.1016/j.jsg.2009.04.016 .
- A. Amosu, Y. Sön (2019). "En kvantitativ probabilistisk ram för att uppskatta det kritiska ögonblicket i ett petroleumsystem". AAPG Bulletin . AAPG Bulletin . 103 : 177–187. doi : 10.1306/07031817387 . S2CID 134743618 .
- MG Fowler, KE Peters (2002). "Tillämpningar av petroleumgeokemi för prospektering och reservoarförvaltning". Organisk geokemi . Pergamon Press . 33 : 5–36. doi : 10.1016/S0146-6380(01)00125-5 .
Vidare läsning
- Brian Frehner. Finding Oil: The Nature of Petroleum Geology, 1859–1920 ( University of Nebraska Press ; 2011) 232 sidor
externa länkar
- Petroleum Geology - Ett forum dedikerat till alla aspekter av petroleumgeologi från prospektering till produktion
- Oil On My Shoes — Webbplats ägnad åt vetenskap och praktisk tillämpning av petroleumgeologi
- AAPG — American Association of Petroleum Geologists
- PetroleumGeology.org — Webbplats om petroleumgeologins historia och teknik
- ^ a b c Ferriday, Tim; Montenari, Michael (2016). "Chemostratigraphy and Chemofacies of Source Rock Analoges: A High-Resolution Analysis of Black Shale Successions from the Lower Silurian Formigoso Formation (Cantabrian Mountains, NW Spain)" . Stratigrafi och tidsskalor . 1 : 123-255. doi : 10.1016/bs.sats.2016.10.004 – via Elsevier Science Direct .
- ^ a b c Richardson, Ethan J.; Montenari, Michael (2020). "Utvärdering av skiffergasreservoarpotential med hjälp av flerskalade SEM-pornätkarakteriseringar och kvantifieringar: Ciñera-Matallana-särskiljande bassängen, NW Spanien" . Stratigrafi och tidsskalor . 5 : 677-755. doi : 10.1016/bs.sats.2020.07.001 . ISBN 9780128209912 . S2CID 229217907 – via Elsevier Science Direct.