Reservoir conditions and its oil-controlling effect of Chang7-Chang9 in the Southern Zhouchang area, Ordos Basin

في أعماق التلال المتموجة في شمال الصين، تكمن خزانة جيولوجية هائلة من الكنوز تُعرف بحوض أوردوس. لعقود من الزمن، بحث الجيولوجيون عن النفط هنا، متنقلين من الجيوب سهلة الوصول المحاصرة في طيات الصخور القديمة إلى أهداف أكثر استعصاءً مخبأة في طبقات صخرية شديدة الكثافة ويصعب اختراقها. تُسمى هذه الأهداف الصعبة بالمستودعات الضيقة (tight reservoirs). تخيل إسفنجة قد ضُغطت بشدة حتى أصبحت ثقوبها مجهرية؛ يمكن للنفط أن يوجد داخلها، لكنه يكافح للتحرك عبر الصخر للوصول إلى المثقاب. إن العثور على النفط في هذه الظروف يتطلب فهماً دقيقاً لنسيج الصخر، ومساحاته الداخلية المتناهية الصغر، والظروف المحددة التي تسمح بتجمع النفط هناك. لا يقتصر التحدي على إيجاد النفط فحسب، بل في معرفة أي طبقات صخرية محددة هي سميكة بما يكفي ومسامية بما يكفي لإنتاج كمية مربحة من الوقود، بدلاً من مجرد قطرات مختلطة بالماء.

في الجزء الجنوبي من منطقة تُسمى "تشوتشانغ"، وجه فريق من الباحثين اهتمامهم إلى ثلاث طبقات صخرية محددة تُعرف بـ Chang7 وChang8 وChang9. تقع هذه الطبقات في عمق الحوض، محصورة بين صفائح سميكة من صخور الطمي (mudstone) التي تعمل كأغطية طبيعية. أراد العلماء فهم الطبيعة الفيزيائية لهذه الصخور وتحديد الظروف التي تجعلها أماكن جيدة لتراكم النفط بدقة. لقد جمعوا البيانات من سجلات الحفر، وعينات اللباب، واختبارات الإنتاج لبناء صورة مفصلة للبيئة تحت الأرض. ويكشف عملهم أنه بينما تعد هذه الصخور ضيقة بالفعل، إلا أنها ليست متجانسة؛ فبعض الأجزاء واعدة أكثر من غيرها بكثير، ويكمن المفتاح في العثقة لأفضل المواقع في مزيج محدد من سمك الصخر، وحجم المسام، والمحتوى المعدني.

اكتشف الباحثون أن الصخور في هذه المنطقة تتكون أساساً من حجر رملي ناعم الحبيبات، يتكون معظمه من الفلسبار، وهو معدن شائع، مع كميات أصغر من الكوارتز والكسرات الصخرية. وتحت المجهر، تكشف الصخرة عن تاريخ معقد من التكوين والتحول. المساحات التي يعيش فيها النفط ليست كهوفاً كبيرة ومفتوحة، بل هي مسام ضئيلة جداً نشأت عندما أذابت السوائل الحمضية أجزاءً من حبيبات الصخر، تاركة وراءها فجوات صغيرة بين الجسيمات المتبقية. في المتوسط، تبلغ مسامية الصخر 6.9 بالمائة، مما يعني أن أقل من عُشر حجم الصخر عبارة عن مساحة فارغة متاحة للسوائل. كما أن القدرة على تدفق النفط عبر هذه المساحات، والمعروفة بالنفاذية، منخفضة أيضاً، حيث تبلغ القيمة الوسيطة 0.33 مضروبة في 10 لأس سالب 3 ميكرومتر مربع. وبسبب هذه الأرقام المنخفضة، يصنف الباحثون هذه التكوينات كمستودعات ضيقة. وقد قسموا المستودعات لاحقاً إلى ثلاث فئات بناءً على جودتها: النوع الأول (Type I)، الذي يتمتع بأفضل خصائص التدفق؛ والنوع الثاني (Type II)، وهو متوسط؛ والنوع الثالث (Type III)، وهو الأضعف.

لا يتبع توزيع النفط في هذه الطبقات النمط التقليدي المتمثل في وجود بركة كبيرة مستمرة تقع فوق الماء. بدلاً من ذلك، يُحاصر النفط في جيوب تشبه العدسات، معزولة بواسطة طبقات من الطمي والصخر الغريني التي تمنعه من الانتشار. وهذا يخلق وضعاً يوجد فيه النفط والماء غالباً معاً في نفس الطبقة الصخرية، حيث يتدفقان معاً عند حفر بئر. وجد الفريق أن النفط منتشر عبر المنطقة بشكل شبه مستمر، مما يعني أنه رغم عدم وجود مستودع واحد ضخم، إلا أن النفط موجود في شبكة كثيفة ومتداخلة من هذه العدسات الصغيرة. وهذا يجعل استراتيجية الاستكشاف مختلفة عن حقول النفط التقليدية، حيث يكون الهدف هو استهداف "النقاط المثالية" (sweet spots) داخل هذه الشبكة الكثيفة بدلاً من الحفر في تجمع واحد كبير.

من خلال تحليلهم، حدد الفريق العوامل المحددة التي تتحكم في الأماكن التي يُحتمل العثور فيها على النفط بتركيزات عالية. العامل الأكثر أهمية هو المسامية؛ فعندما تزيد مسامية الصخر عن 7 بالمائة، تزدل تشبع النفط ومعدلات الإنتاج بشكل كبير. والعامل الثاني الأكثر أهمية هو كمية "الشيل" (shale)، أو الطين الناعم، المختلطة في الحجر الرملي. فإذا تجاوز محتوى الشيل 12 بالمائة، يصبح الصخر ضيقاً للغاية وينخفض إنتاج النفط بشكل حاد. وتلعب النفاذية أيضاً دوراً حيوياً، حيث تحقق الآبار أفضل النتائج عندما تكون النفاذية أكبر من 0.5 مضروبة في 10 لأس سالب 3 ميكرومتر مربع. ومن المثير للاهتمام أن سمك طبقة الحجر الرملي نفسها وُجد أنه عامل أقل أهمية. فبينما تعتبر الطبقات السميكة أفضل بشكل عام، أظهرت الدراسة أنه بمجرد وصول الطبقة إلى سمك حوالي 10 أمتار، فإن إضافة المزيد من السمك لا تضمن إنتاجاً أعلى. جودة الصخر تهم أكثر بكثير من مجرد حجمه.

تشير النتائج إلى أن الآبار الأكثر إنتاجية في طبقات Chang7 إلى Chang9 ستكون تلك المحفورة في حجر رملي يزيد سمكه عن 10 أمتار، وتزيد مساميته عن 7 بالمائة، وتتجاوز نفاذيته 0.5 مضروبة في 10 لأس سالب 3 ميكرومتر مربع، ويقل محتوى الشيل فيه عن 12 بالمائة. ومن خلال التركيز على هذه المعاياي المحددة، يمكن لشركات النفط استهداف جهود الحفر بشكل أفضل، والابتعاد عن التخمين نحو اختيار أكثر علمية للآبار. ولا يساعد هذا النهج في تعظيم استعادة النفط من هذه المستودعات الصعبة فحسب، بل يوفر أيضاً خارطة طريق واضحة لاستكشاف تشكيلات النفط الضيقة المماثلة في أماكن أخرى. وتؤكد الدراسة أنه حتى في أكثر البيئات الجيولوجية تحدياً، يمكن للفهم التفصيلي لخصائص الصخور أن يفتح المجال لموارد طاقة كبيرة.