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

中国北部のうねるような丘陵の遥か下に、オルドス盆地として知られる広大な地質学的宝庫が眠っています。何十年もの間、地質学者たちはここでの石油採掘を追い求めてきました。彼らは、古代の岩石の褶曲の中に閉じ込められた、到達しやすい容易なポケットから、極めて緻密で貫通が困難な岩層に隠された、より捉えどころのないターゲットへと、その対象を移してきました。これらの困難なターゲットは「タイト・リザーバー（緻密な貯留層）」と呼ばれます。非常に強く押しつぶされたスポンジを想像してみてください。その穴は微細であり、中に石油が存在していても、ドリルに到達するために岩石の中を移動するのが非常に困難です。このような条件下で石油を見つけ出すには、岩石の質感、その微小な内部空間、そして石油が集まることを可能にする特定の条件を正確に理解する必要があります。課題は単に石油を見つけることではなく、どの特定の岩層が、単なる水混じりの滴りではなく、利益の出る量の燃料をもたらすのに十分な厚さと孔隙率を持っているかを見極めることです。

周昌（Zhouchang）と呼ばれる領域の南部において、研究チームは「長7（Chang7）」、「長8（Chang8）」、「長9（Chang9）」として知られる3つの特定の岩層に注目しました。これらの層は盆地の深部に位置し、天然の蓋として機能する厚い泥岩のシートに挟まれています。科学者たちは、これらの岩石の物理的な性質を理解し、どのような条件が石油の蓄積に適しているのかを正確に判断したいと考えました。彼らは、 drilling log（掘削ログ）、コアサンプル、および生産テストからデータを収集し、地下環境の詳細なイメージを構築しました。彼らの研究は、これらの岩石が確かに緻密ではあるものの、均一ではないことを明らかにしています。一部のセクションははるかに有望であり、最良の地点を見つける鍵は、岩石の厚さ、孔隙サイズ、および鉱物組成の特定の組み合わせにあるのです。

研究者たちは、この地域の岩石が主に細粒の砂岩であり、主に長石（一般的な鉱物）で構成され、少量の石英と岩片が含まれていることを発見しました。顕微鏡下では、この岩石は形成と変質の複雑な歴史を明らかにしています。石油が住み着く空間は、大きく開いた洞窟ではなく、酸性の流体が岩石の粒子の一部を溶かし去ったことで、残った粒子の間に残された小さな隙間です。平均して、岩石の孔隙率（ポロシティ）は6.9パーセントであり、これは岩石の体積の10分の1未満が、流体を利用可能な空隙であることを意味します。この空間を通じて石油が流れる能力である浸透率（パーミアビリティ）も同様に低く、中央値は 0.33 × 10⁻³ μm² です。これらの数値の低さから、研究者たちはこれらの地層をタイト・リザーバーに分類しています。彼らはさらに、品質に基づいて貯留層を、最も優れた流動特性を持つ「タイプI」、中程度の「タイプII」、そして最も劣る「タイプIII」の3つのカテゴリーに分類しました。

この層における石油の分布は、水の上に浮かぶ巨大で連続的なプールの伝統的なパターンとは異なります。むしろ、石油はレンズ状のポケットの中に閉じ込められており、泥岩やシルト岩の層によって隔離され、広がることができません。これにより、井戸を掘削した際に、石油と水が同時に流れ出すという状況が生じます。チームは、石油がこの領域に「準連続的（quasi-continuous）」な形で分布していることを発見しました。つまり、単一の巨大な貯留層はないものの、石油はこれら小さなレンズ状の構造が密集し、重なり合うネットワークの中に存在しているのです。これは、従来の油田とは異なる探査戦略を必要とします。なぜなら、目標は単一の大きな蓄積に向かって掘削することではなく、この高密度なネットワーク内の特定の「スイートスポット」を狙うことだからです。

分析を通じて、チームは石油が高濃度で見つかりやすい場所を制御する特定の要因を特定しました。最も重要な要因は孔隙率であり、岩石の孔隙率が7パーセントを超えると、石油飽和度と生産率が著しく増加します。第二に重要な要因は、砂岩に混入している頁岩（シェール）、すなわち微細な粘土の量です。頁岩の含有量が12パーセントを超えると、岩石は緻密になりすぎ、石油の生産量は急激に低下します。浸透率も重要な役割を果たしており、浸透率が 0.5 × 10⁻³ μm² を超える場合に、井戸は最良の結果をもたらします。興味深いことに、砂岩層自体の厚さは、より重要性の低い要因であることが判明しました。厚い層の方が一般的には優れていますが、本研究では、層が約10メートルに達すると、それ以上に厚さを加えても生産量の増加は保証されないことが示されました。岩石の「量」よりも、その「質」の方がはるかに重要なのです。

研究結果は、長7から長9の層において最も生産性の高い井戸とは、厚さが10メートルを超え、孔隙率が7パーセントより大きく、浸透率が 0.5 × 10⁻³ μm² を超え、かつ頁岩含有量が12パーセント未満の砂岩を掘削したものであることを示唆しています。これらの特定の基準に焦点を当てることで、石油会社はオルドス盆地における掘削作業を、当て推量から科学的な選定へと移行させ、より的確にターゲットを絞ることができるようになります。このアプローチは、これらの困難な貯留層からの石油回収を最大化するだけでなく、他の場所における同様のタイト・オイル（緻密な石油）地層を探索するための明確なロードマップも提供します。この研究は、最も困難な地質環境においてさえ、岩石の特性を詳細に理解することが、重要なエネルギー資源を解き放つ鍵となることを裏付けています。