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

Diep onder de glooiende heuvels van Noord-China ligt een enorme geologische schatkist die bekend staat als het Ordos-bekken. Decennialang hebben geologen hier naar olie gezocht, waarbij ze bewogen van gemakkelijk bereikbare zakjes die gevangen zaten in oude rotsplooien naar meer ongrijpbare doelwitten die verborgen liggen in lagen gesteente die ongelooflijk dicht en moeilijk te penetreren zijn. Deze moeilijke doelwitten worden tight reservoirs (compacte reservoirs) genoemd. Stel je een spons voor die zo strak is samengedrukt dat de gaatjes microscopisch klein zijn; olie kan er wel in bestaan, maar het heeft moeite om door het gesteente te bewegen om een boor te bereiken. Het vinden van olie onder deze omstandigheden vereist een nauwkeurig begrip van de textuur van het gesteente, de minuscule interne ruimtes en de specifieke omstandigheden die ervoor zorgen dat olie zich daar verzamelt. De uitdaging is niet alleen het vinden van de olie, maar ook het bepalen welke specifieke gesteentelagen dik en poreus genoeg zijn om een winstgevende hoeveelheid brandstof op te brengen, in plaats van slechts een straaltje vermengd met water.

In het zuidelijke deel van een regio genaamd Zhouchang richtte een team van onderzoekers zich op drie specifieke gesteentelagen die bekend staan als Chang7, Chang8 en Chang9. Deze lagen liggen diep binnen het bekken, ingeklemd tussen dikke platen mudstone (kleisteen) die fungeren als natuurlijke deksels. De wetenschappers wilden de fysieke aard van deze gesteenten begrijpen en precies bepalen welke omstandigheden hen goede plaatsen maken voor de accumulatie van olie. Ze verzamelden gegevens uit boorlogs, kernmonsters en productieproeven om een gedetielijk beeld van de ondergrondse omgeving op te bouossen. Hun werk onthult dat hoewel deze gesteenten inderdaad compact zijn, ze niet uniform zijn; sommige secties zijn veel veelbelovender dan andere, en de sleutel tot het vinden van de beste plekken ligt in een specifieke combinatie van gesteentedikte, poriegrootte en mineraalgehalte.

De onderzoekers ontdekten dat het gesteente in dit gebied voornamelijk een fijnkorrelige zandsteen is, bestaande uit voornamelijk veldspaat, een veelvoorkomend mineraal, met kleinere hoeveelheden kwarts en gesteentefragmenten. Onder een microscoop onthult het gesteente een complexe geschiedenis van vorming en verandering. De ruimtes waar olie leeft, zijn geen grote, open grotten, maar eerder minuscule poriën die zijn ontstaan toen zure vloeistoffen delen van de gesteentegranen hebben opgelost, waardoor kleine openingen tussen de resterende deeltjes zijn achtergebleven. Gemiddeld heeft het gesteente een porositeit van 6,9 procent, wat betekent dat minder dan een tiende deel van het volume van het gesteente lege ruimte is beschikbaar voor vloeistoffen. Het vermogen van olie om door deze ruimtes te stromen, bekend als permeabiliteit (doorlatendheid), is eveneens laag, met een mediaanwaarde van 0,33 maal 10 tot de macht -3 micrometer kwadraat. Vanwege deze lage waarden classificeren de onderzoekers deze formaties als tight reservoirs. Ze hebben de reservoirs verder onderverdeeld in drie categorieën op basis van hun kwaliteit: Type I, dat de beste doorlaatbare eigenschappen heeft; Type II, dat gematigd is; en Type III, dat de slechtste is.

De distributie van olie in deze lagen volgt niet het traditionele patroon van een grote, aaneengesloten plas die bovenop water ligt. In plaats daarvan is de olie gevangen in lensvormige zakken, geïsoleerd door lagen mudstone en siltsteen die voorkomen dat het zich verspreidt. Dit creëert een situatie waarin olie en water vaak samen in dezelfde gesteentelaag voorkomen en tegelijkertijd naar buiten stromen wanneer een put wordt geboord. Het team ontdekte dat de olie zich over het gebied verspreid is op een quasi-continue wijze, wat betekent dat hoewel er geen enkele gigantische reservoir is, de olie aanwezig is in een dicht, overlappend netwerk van deze kleine lenzen. Dit maakt de exploratiestrategie anders dan bij traditionele olievelden, aangezien het doel is om de specifieke "sweet spots" binnen dit dichte netwerk te targeten in plaats van in een enkele grote accumulatie te boren.

Door hun analyse identificeerden het team de specifieke factoren die bepalen waar de olie het meest waarschijnlijk in hoge concentraties te vinden is. De belangrijkste factor is porositeit; wanneer het gesteente een porositeit van meer dan 7 procent heeft, nemen de oliesaturatie en de productiecijfers significant toe. De tweede cruciale factor is de hoeveelheid shale, of fijne klei, gemengd in de zandsteen. Als het shale-gehalte de 12 procent overschrijdt, wordt het gesteente te compact en daalt de olieproductie scherp. Permeabiliteit speelt ook een vitale rol, waarbij putten de beste resultaten opleveren wanneer de permeabiliteit groter is dan 0,5 maal 10 tot de macht -3 micrometer kwadraat. Interessant genoeg werd vastgesteld dat de dikte van de zandsteenlaag zelf een minder significante factor was. Hoewel dikkere lagen over het algemeen beter zijn, toonde de studie aan dat zodra een laag een dikte van ongeveer 10 meter bereikt, het toevoegen van meer dikte geen hogere productie garandeert. De kwaliteit van het gesteente is veel belangrijker dan de loutere omvang ervan.

De bevindingen suggereren dat de meest productieve putten in de Chang7 tot Chang9 lagen diegenen zullen zijn die geboord worden in zandsteen die dikker is dan 10 meter, een porositeit heeft van meer dan 7 procent, een permeabiliteit overschrijdt van 0,5 maal 10 tot de macht -3 micrometer kwadraat, en een shale-gehalte onder de 12 procent heeft. Door zich op deze specifieerke criteria te richten, kunnen oliebedrijven hun booractiviteiten in het Ordos-bekken beter targeten, waarbij ze bewegen van gokwerk naar een meer wetenschappelijke selectie van putten. Deze aanpak helpt niet alleen bij het maximaliseren van de winning van olie uit deze moeilijke reservoirs, maar biedt ook een duidelijker stappenplan voor de exploratie van soortgelijke tight oil formaties elders. De studie bevestigt dat zelfs in de meest uitdagende geologische omgevingen, een gedetailleerd begrip van gesteenteneigenschappen belangrijke energiebronnen kan ontsluiten.