Geologija Lezista Nafte i Gasa-3

ISTRAŽIVANJE NAFTE I GASA

- Savremena koncepcija istraživanja i metode -

Savremena koncepcija istraživanja nafte i gasa: Prelimanarna ispitivanja geološko-geofizičkim (jeftinijim) metodima Seizmička istraživanja (regionalna i detaljna) suženih područja Geološko-geotermičko modelovanje Modelovanje generisanja, migracije i akumulacije UV 3D seizmika usmerena na drenažne zone – izdvajanje prospekata Geološko-ekonomska ocena prospekata (analiza rizika, ER- “expected reserves”, procena vrste fluida i mogućih promena, EV “expected value”) Istražno bušenje na racionalno odabranim lokacijama

METODE ISTRAŽIVANJA NAFTE I GASA Geološke (klasične) metode Geohemijske metode Geofizičke metode Istražno bušenje (kao metod istraživanja)

KLASIČNE GEOLOŠKE METODE

Daljinska detekcija u istraživanju nafte i gasa • • • • •

Fotogeološko snimanje Satelitsko snimanje Radarsko snimanje Ehometrijsko snimanje podmorja Lasersko snimanje podmorja

Geološko kartiranje

Fotogeološko snimanje

Satelitsko snimanje

Radarsko snimanje

Ehometrijsko snimanje podmorja

LABORATORIJSKE GEOLOŠKE METODE Paleontološke, petrološke i petrofizičke

Uzorkovanje i vrste uzoraka : Uzorci stena sa površinskih izdanaka Uzorci stena sa morskog dna Konvencionalna i bočna jezgra bušotina Uzorci sa sita (iz isplake) Uzorci potpovršinskih fluida

KONVENCIONALNA JEZGRA BUŠOTINA

JEZGRA NATOPLJENA NAFTOM (matične stene)

Uređaj za bočno jezgrovanje (levo) i jezgrena cev za peskove (desno)

otpustni klin

kvačilo

čaura za tvrde formacije čaura za meke formacije

Eksploziv

unutrašnja jezgrena cev gumena obloga

Ispaljena čaura

Shematski prikaz vibracionog sita

Kvarcni peščar s naftom

Tamnosmeđi šejl

Tamnosmeđi krečnjak

Problemi u pravilnoj interpretaciji uzoraka sa sita: Mešanje sa stenskim fragmentima iz drugih horizonata Primese drugih materijala Izmena fragmenata Neogdovornost u prikupljanju

PALEONTOLOŠKE METODE • CILJ: odredjivanje relativne starosti sedimentnih tvorevina pomoću karakterističnih fosila i njihovih asocijacija, kao i biostratigrafska korelacija. • PODELA: izdvajaju se makro- i mikro-paleontološka ispitivanja, pri čemu se iz okvira ovih drugih, kao posebna izdvajaju i paleopalinološka proučavanja.

PETROLOŠKE METODE • Mineraloška i strukturno-teksturna proučavanja magmatskih, metamorfnih i sedimentnih stena. • Najznačajnija su sedimentološka ispitivanja: Analiza mineralnog sastava (laki minerali, minerali glina, teški minerali, cementna materija, hemijska analiza). Analiza sklopa stena (struktura i tekstura). Fizičko-hemijske analize voda (pH-Eh, salinitet i dr.)

PETROFIZIČKE METODE Merenje i određivanje poroznosti, propusnosti, zasićenja fluidima i kapilarnog pritiska. Rezultati imaju višestruki značaj za: ¾ procenu rezervi i proizvodnih mogućnosti ¾ Izradu karata izoporoziteta i izopermeabiliteta ¾ odredjivanje optimalnog rasporeda bušotina ¾ procenu verovatnog iskorišćenja ležišta ¾ predvidjanje ponašanja pritiska u ležištu i njegovog obnavljanja tokom proizvodnje

GEOHEMIJSKE METODE U ISTRAŽIVANJU NAFTE I GASA

GEOHEMIJSKE METODE • Proučava se raspodela, količina, tip i stepen zrelosti OM u Zemljinoj kori, prate pojave UV u toku bušenja i vrše razne korelacione studije ugljovodonika i matičnih stena. • Geohemijske analize se rade na uzorcima s površine terena, na jezgrima bušotina, uzorcima sa sita, a u toku samog bušenja vrši se kontinuirana analiza isplake. • Dele se na prospekcione i detaljne GH metode.

Prospekcione geohemijske metode • Gasne metode • Luminescentno-bituminološke metode • Hidrohemijske metode • Mikrobiološke metode

Gasne metode • Zasnivaju se na proučavanju prirode i koncentracije gasova u zemljištu, uzorcima iz bušotina i isplaci, a shodno tome mogu se podeliti na površinske i dubinske (karotažne). • Površinske gasne metode su razvijene u okviru površinske geohemijske prospekcije u težnji da se na osnovu proučavanja sekundarnih oreola rasejavanja, tj. povišenih koncentracija naftnih gasova u zemljištu lociraju moguće podzemne akumulacije nafte i gasa. • Postoji više površinskih geohemijskih metoda, a izdvajaju se metod analize slobodnih gasova i metod analize gasova adsorbovanih u zemljištu.

Gasni karotaž • Kontinuirana kvalitativno-kvantitativna analiza gasa iz isplake za vreme bušenja koja ukazuje na perspektivne horizonte. • Količina gasa u isplaci zavisi od više faktora: – brzina bušenja, – prečnik bušotine, – poroznost stena, – zasićenje fluidima, – pritisci Intenzitet gasnih anomalija nije stoga dovoljan za donošenje pravilnih zaključaka. Mnogo značajnija je kvalitativna analiza. Sastav gasa ukazuje na vrstu ležišta, tj. da li je u pitanju gasno, naftno ili kondenzatno, kao i da li je po sredi suvi metanski gas ili vlažan gas.

Detaljne geohemijske metode • • • • • •

Analiza sadržaja Corg Piroliza Rock-Eval Mikroskopska analiza organske supstance Elementalna analiza Dopunske fiz.-hemijske analize kerogena Analiza sadžaja ekstrakta i UV C15+ matičnih stena

Osnovni zadaci detaljnih GH metoda • Identifikacija i karakterizacija potencijalnih i efektivnih matičnih stena, • Determinacija njihovog naftno-gasnog potencijala, • Proučavanja oreola rasejavanja - najčešće preko distribucije gasova. • Geohemijske metode u sintezi sa ostalim metodama istraživanja omogućavaju utvrdjivanje termičke istorije sedimentnog basena, mehanizma i puteva migracije UV, kao i izdvajanje područja i horizonata perspektivnih za akumulaciju i očuvanje UV.

Aparatura Rock-Eval

Dijagram pirolize Rock-Eval

1-inertinit, 2-pirit, 3-vitrinit

Mikroskopska ispitivanja

Bituminit

Reflektogram različitih populacija fitoklasta (macerala uglja)

TAI (Thermal Alteration Index)

• Indeks termičkih promena (TAI) je metoda za odredjivanja stepena zrelosti kerogena na osnovu boje palinološkog materijala. • Ova proučavanja se vrše u normalnoj propuštenoj svetlosti, na palinološkim koncentratima.

ELEMENTALNA ANALIZA

Hemijska analiza kerogena je neophodna dopuna mikroskopskim ispitivanjima jer se neposredno odnosi na odredjivanje tipa kerogena, a delimično i na odredjivanje stepena njegovih termičkih promena. Parametri koji se u istraživanju nafte i gasa analiziraju su atomski odnos vodonika i ugljenika (H:C) i atomski odnos kiseonika i ugljenika (O:C) u kerogenu. Na osnovu ovih odnosa vrši se identifikacija dominantnog tipa kerogena u uzorku kao i stepena njegove zrelosti.

GEOFIZIČKE METODE U ISTRAŽIVANJU NAFTE I GASA

PODELA PREMA MESTU PRIMENE:

TERESTRIČNE

KAROTAŽNE

(površinske)

(dubinske)

•Geomagnetske metode •Gravimetrijske metode •Seizmičke metode

¾Električni karotaž

(Geoelektrične, termometrijske)

¾Ostale karotažne metode

¾Akustični karotaž ¾Nuklearni karotaž

Zavisnost rezolucije aeromagnetskog zapisa od rastojanja preletnih linija

Najveća primena je kod procene relativne debljine i rasprostranjenja sedimentnog basena, njegovoj početnoj rejonizaciji tj. izdvajanju eventualnih zasebnih depresija i brzom eliminisanju manje perspektivnih područja.

Dalja obrada: predhodno filtriranje ("peglanje"), otklanjenje reginalnog fona (rezidualizacija), proračun viših izvoda (Etvešove anomalije).

Uporedni prikaz karte Bugeovih anomalija (gore) i prvih izvoda (dole)

Razlika u položaju strukture pre i posle rezidualizacije

SEIZMIČKE METODE

ƒNajvažnije

geofizičke metode u istraživanju nafte i

gasa !

ƒZasnivaju

na principu merenja brzine prostiranja seizmičkih talasa kroz Zemljinu koru.

ƒ Merenja se vrše duž planiranih "trasa profila", a tehnika

merenja se sastoji od pobudjivanja seimičkih (zvučnih) impulsa i registracije povratnih talasa specijalnim mikrofonima - tzv. "geofonima".

Potpovršinsko prostiranje seizmičkih talasa. Proizvod brzine i gustine predstavlja akustičnu impendancu.

Zavisnost seizmičkih brzina od petrološkog sastava (levo) i dubine (desno)

Seizmička sekcija Linearna zatamljenja predstavljaju izražene elastične diskontinuitete koji su najčešće posledica razlike u litološkom sastavu stena.

STRUKTURNA INTERPRETACIJA

INTERPRETACIJA RASEDA

KORALNI SPRUD

SEIZMOSTRATIGRAFSKA INTERPRETACIJA

3D SEIZMIKA – HORIZONTALNI PRESECI STRUKTURA

Koralni sprud (3D seizmika) i prateći “geofantazmogram”.

Podmorje Meksičkog zaliva (~1000 m vodenog stuba + 2000 m do ležišta) u domenu 2 naftna polja. Zeleno i belo – so, zuto i crveno – rezervoari.

VSP

INTERPRETACIJA DIREKTNIH INDIKACIJA UGLJOVODONIKA

Pouzdanost "bright-spot" indikacija je najveća do dubina od oko 18002500 m (gasno stanje). Pojavu "bright-spot" izazivaju i nekomercijalne gasne akumulacije, ugljevi, kao i pojedini konglomerati ili vulkanske stene.

4 D seizmika

METODE GEOFIČKOG KAROTAŽA (MGK) • Kontinuirano merenje specifičnih fizičkih svojstava stena u bušotinama pomoću posebnih uredjaja - tzv. "karotažnih sondi“ kao i prateće opreme za registraciju i obradu njihovih merenja. • MGK su razvijene radi dobijanja informacija o litološkom profilu bušotine, identifikaciji poroznih i propusnih formacija i odredjivanja prirode fluida u njima, s obzirom na to da je jezgrovanje veoma skupa i dugotrajna operacija, a da uzorci sa sita ne pružaju dovoljno pouzdane informacije. •

Velika primena i u preciznoj identifikaciji perspektivnih horizonata, podrobnom raščlanjivanju produktivnih intervala, kvantitativnoj proceni rezervoar stena ležišta (petrofizičke osobine), tumačenju petrološkosedimentoloških karakteristika, kalibraciji rezultata površinskih geofizičkih merenja, kao i u izvodjenju raznih istražnih i tehničkih operacija vezanih za bušenje.

MGK Oprema za kontrolni registraciju paneli

merenje merenje dubine

dubine

bubanj karota`ni kabl

sonda

• • • •

Metode električnog karotaža Metode nuklearnog karotaža Metode akustičnog karotaža Ostale karotažne metode

SP

OTPOR kratka normala

inverzna kriva

duga normala

normalna kriva

AKUSTIK ULTRAZVUČNI KAROTAŽ

DIPMETAR

Bušenje kao metod istraživanja

• Istražno bušenje je veoma skupo, te ga ni u kom slučaju nije ekonomski opravdano primenjivati, kako je to nekad praktikovano, bez odgovarajućih pripremnih radova u cilju smanjenja rizika. • Savremeno istraživanje nafte podrazumeva istražno bušenje tek posle primene ostalih metoda koje sužavaju istražni prostor i ukazuju na najperspektivnije lokacije za bušenje.

PODELA BUŠOTINA • Istražne bušotine se prema projektnom zadatku mogu dela na prospekcione i eksploracione (istražne). • Prospekcione bušotine obuhvataju tzv. strukturne bušotine (shallow structure tests) i stratigrafske (reperne) bušotine (stratigraphic tests). • U eksploracione (istražne u užem smislu) spadaju “prve” istražne bušotine (engl. wildcat wells) i istražnokonturne bušotine (engl. step-out wells).

PODELA ISTRAŽNIH BUŠOTINA • Istražne bušotine se prema projektnom zadatku mogu dela na prospekcione i eksploracione (istražne). • Prospekcione bušotine obuhvataju tzv. strukturne bušotine (shallow structure tests) i stratigrafske (reperne) bušotine (stratigraphic tests). • U eksploracione (istražne u užem smislu) spadaju “prve” istražne bušotine (engl. wildcat wells) i istražnokonturne bušotine (engl. step-out wells).

Principi lociranja istražno-konturnih bušotina • Uobičajna praksa nekih zapadnih naftnih kompanija je da već prvom istražno-konturnom bušotinom traže granicu ležišta, odnosno, da se ona buši na priličnoj udaljenosti od prve pozitivne bušotine. Ta praksa se zasniva na činjenici da ako je ležište malo nije vredno daljeg razradjivanja, tj. da pošto je nafta otkrivena ne vredi bušiti još jednu pozitivnu bušotinu blizu prve. • U slučaju potrebe rane procene nalazišta, granice ležišta se mogu tražiti drugom i trećom istražno-konturnom bušotinom koje se lociraju tako da prodju kroz pretpostavljenu granicu nafta-voda ili gas-voda.

• Rastojanje istražno-konturnih bušotina treba da bude usaglašeno sa predvidjenim rastojanjem eksploatacionih bušotina tj. da odgovara njihovom jednostrukom, dvostrukom ili n-strukom rastojanju, čime se izbegava nepotrebno pogušćavanje mreže. • Istraživanje gasnih ležišta se razlikuje od istraživanja naftnih jer se usled veće mobilnosti gasa predvidja veće rastojanje bušotina. • Najčešći princip lociranja istražno-konturnih bušotina je postupnost tj. postepeno proširivanje. Raspored bušotina pritom prvenstveno zavisi od pretpostavljenog modela ležišta.

Karakteristični rasporedi bušotina pri postupnom okonturivanju ležišta Ležišta kupolaste (brahiantiklinalne) strukture • • • •

spiralni kružni unakrsni paralelni

pretpostavljena granica ležišta a

b

H



c

d

• Linearne antiklinale • Asimetrične antiklinale • Monoklinale

Tektonski dislocirana ležišta

Pad drilling

Multilateral drilling

Istražne operacije u toku bušenja DST