Regionalna interpretacja wskaźników zeszczelinowania

Analizując wartości wskaźników zeszczelinowania obliczone na podstawie pomiarów makroszczelin na wychodniach oraz rdzeniach wiertniczych można zauważyć pewne prawidłowości o charakterze regionalnym.

6.2. 1. Litofacja otrycka

Region litofacji otryckiej, gdzie zlokalizowana była większość badanych obiektów stosunkowo równomiernie rozmieszczonych - wykazuje się wyższymi wartościami

wskaźników szczelinowatości. Najwyższe wartości porowatości szczelinowej,

przekraczające 1% (przy średniej dla całego regionu – 0,38%) występują w części

południowo-wschodniej w strefach wychodni fałdu Suchych Rzek i Zatwarnicy. W strefach tych najwyższe wartości osiąga również przepuszczalność szczelinowa,

przekraczająca 200 mD (przy średniej geometrycznej dla regionu – 4,72 mD). Ekstremalnie wysokie wyniki porowatości i przepuszczalności w tej strefie wiążą się z najwyższym (w całym regionie) efektywnym rozwarciem szczelin, które jest z kolei m in. efektem niskiego stopnia ich wypełnienia. W kierunku północno-zachodnim parametry szczelinowatości w strefie litofacji otryckiej konsekwentnie maleją. Na tym tle wyniki szczelinowatości uzyskane z pomiarów na rdzeniach są znacznie niższe i wynikają przede wszystkim z wyższego stopnia wypełnienia szczelin (średnia 0,89 w strefie złożowej Dwernika) co rzutuje na niskie rozwarcie efektywne szczelin które jest średnio o rząd wielkości niższe od rozwarcia w obrębie wychodni. W strefie Stuposiany-Pszczeliny-Tarnawa Niżna uzyskane na rdzeniach parametry szczelinowatości są nieco wyższe; co wiąże się z nieco niższym stopniem wypełnienia i przede wszystkim z większą ilością szczelin (dwukrotnie wyższa gęstość powierzchniowa) - są one jednak i tak o rząd wielkości niższe od parametrów uzyskanych z pomiarów na wychodniach. Laboratoryjne badania szczelinowatości na rdzeniach w tej strefie (Dwernik-3), pomimo małej liczby prób, wykazały obecność sieci mikroszczelin wykazujących się znaczną pojemnością oraz stanowiącymi niewątpliwie aktywne drogi przepływu węglowodorów w polu ropnym Dwernik.

6.2. 2. Litofacja leska

Region litofacji leskiej, znacznie słabiej udokumentowany pod względem ilości danych, wykazuje niższe wartości wskaźników zeszczelinowania. Najwyższe porowatości szczelinowe, dochodzące do 0,3% (przy średniej dla regionu – 0,12%) występują w strefie wychodni fałdu Czaszyna w profilu Hoczewki. Również przepuszczalność jest tutaj najwyższa, przekraczając 50 mD przy średniej dla regionu - 1,28 mD, co wynika podobnie jak w regionie otryckim, z wysokiego efektywnego rozwarcia szczelin. W kierunku północno-zachodnim (od wychodni fałdu Czaszyna) parametry szczelinowatości w obszarze litofacji leskiej maleją osiągając porowatości i przepuszczalności o rząd wielkości niższe, np. w strefach wychodni fałdów: Grabownicy wsi i Bóbrki-Rogów. Jak wspomniano powyżej, południowo-wschodnia część litofacji leskiej nie posiada danych z wychodni. W południowo-wschodniej części litofacji leskiej dane na temat szczelinowatości pochodzą z odwiertu Lutowiska-2, gdzie badano szczelinowatość rdzeni oraz pobranych próbek metodami laboratoryjnymi. Podobnie jak w przypadku odwiertu Dwernik-3 badania laboratoryjne wykazały obecność sieci mikroszczelin o porowatościach dochodzących do 3% i przepuszczalnościach do 5 mD. Makroszczeliny zaobserwowane na rdzeniach wykazały o rząd wielkości niższą porowatość, a przepuszczalność tylko w pojedynczych przypadkach przekroczyła 2 mD.

Na przedłużeniu regionu litofacji leskiej w obszarze Ukrainy wykonano pomiary szczelinowatości piaskowców krośnieńskich na wychodniach w rejonie Turki (Górecki & Kuśmierek et al. 2009). Uzyskane wskaźniki szczelinowatości; oparte na badaniach 9-ciu pól pomiarowych, wykazują zbliżone wartości do wyników z obszaru Polski. Średnia efektywna porowatość szczelinowa wynosi w tej strefie 0,06%, zaś średnia przepuszczalność szczelinowa 1,52 mD.

6.2. 3. Analiza porównawcza zeszczelinowania serii ropogazonośnych

Odnosząc uzyskane wyniki badań szczelinowatości do innych rejonów Karpat fliszowych, np. do strefy złożowej Słopnic k. Limanowej oraz głębokiego odwiertu Kuźmina-1, można znaleźć pewne analogie.

Badania szczelinowatości warstw krośnieńsko-grybowskich (oligocen) w strefie złożowej Słopnic i jej otoczeniu objęły pomiary makro i mikroszczelin w profilach 20

odwiertów oraz w 7 odsłonięciach powierzchniowych (Kuśmierek et al. 1975, Semyrka & Vo Duc Tinh 1976). Wyliczone dla tej strefy współczynniki makroszczelinowatości efektywnej są o rząd wielkości niższe od współczynników szczelinowatości całkowitej w odsłonięciach powierzchniowych i profilach wierceń, co wynika z wysokiego stopnia wypełnienia przestrzeni szczelin, dla szczelin tektonicznych zawierającego się zwykle w przedziale 0,8-0,9.

Strefa Słopnic wykazała się również powszechną obecność mikroszczelin, których pomiary prowadzone były na powiększeniach replik. Pomiary te wykazały, że współczynniki mikroszczelinowatości, określone dla zbioru 32 próbek, są porównywalne lub wyższe od współczynników makroszczelinowatości w odpowiadających im segmentach rdzenia.

Najgłębszy odwiert w Karpatach fliszowych (a także w Polsce) Kuźmina-1 (7541 m), umożliwił obserwację i pomiary szczelin na głębokościach dotychczas niedostępnych dla badań (Kuśmierek & Stefaniuk 1989, Gładysz et al. 1990). Pomiary makroszczelin objęły cały materiał rdzeniowy, o łącznej długości 280 metrów bieżących, składający się na 85 interwałów rdzeniowych. Z kolei pomiary mikroszczelin przeprowadzono na 50 próbach rdzeni, z których większość pobrano z głębokości 4000-7256 m. Wyniki tych badań wykazały, że parametry makroszczelin tektonicznych: gęstość powierzchniowa, porowatość całkowita i efektywna - charakteryzujące się większą zmiennością od szczelin tekstualnych - osiągają największe wartości w głębokościach ponad 3500 m, co wynika z narastającego wraz z głębokością ich rozwarcia (osiągającego wartości 0,9-2,0 mm) w strefach intensywnych sfałdowań (typu łusek). Jednocześnie makroszczeliny tektoniczne wykazały wysoki stopień wypełnienia w głębokościach powyżej 2000 m, najczęściej w zakresie 0,8-1,0 co wpłynęło na redukcję ich potencjalnej pojemności zbiornikowej do wartości 2,5%, a najczęściej poniżej 0,5%. Badany system mikroszczelin rozwinięty jest głównie w niższej części profilu w skałach drobnoziarnistych, dla których wyliczone współczynniki mikroszczelinowatości wykazują się często wartościami wyższymi od współczynników makroszczelinowatości; podobnie jak w strefie Słopnic.

Podsumowując regionalną analizę badań makro i mikroszczelinowatości piaskowców krośnieńskich w obrębie centralnego synklinorium karpackiego, w nawiązaniu do dobrze udokumentowanych ilościowo wyników w strefie Słopnic i profilu odwiertu Kuźmina-1, można zauważyć pewne prawidłowości:

 szczeliny tektoniczne wykazują się dużą zmiennością parametrów, jednakże ze względu na ograniczoną w badanym obszarze ilość materiału rdzeniowego, pochodzącego z dużych głębokości, brak jest czytelnych trendów zmian, tak jak to ma miejsce w profilu odwiertu Kuźmnia-1;  znaczny stopień wypełnienia, wynoszący zwykle 0,8-0,9 znacznie

redukuje efektywną porowatość makroszczelin, która zwykle nie przekracza ułamków %;

 badania mikroszczelin w odwiertach Dwernik-3 i Lutowiska-2 potwierdziły powszechną ich obecność oraz znaczny udział w porowatości i przepuszczalności szczelinowej; zazwyczaj wykazują one wyższe wartości od wskaźników makroszczelinowatości, jednak ze względu na małą liczbę pomiarów – trend ich zmian nie jest udokumentowany.

6.3. Trendy zmian porowatości intergranularnej

Zakres zmian intergranularnej porowatości piaskowców krośnieńskich w obydwu regionach litofacjalnych dokumentuje najbardziej liczny zbiór wartości. W zbiorze tym najliczniejszą grupę stanowią pomiary porowatości efektywnej wykonywane na próbkach rdzeni wiertniczych przez laboratoria PGNiG S.A. do lat 90-tych przeważnie metodą nasyceniową. W późniejszym okresie do pomiarów porowatości stosowano porozymetr rtęciowy (w INiG oraz w AGH) oraz porometr helowy (PGNiG S.A.); badając poza próbkami rdzeniowymi także liczny zbiór próbek z odsłonięć (Kuśmierek et al. 1991-94, 94-96). Wpływ metod i technik pomiarowych na wartość porowatości efektywnej analizowany był m in. w publikacji J. Kuśmierka et al. (2001).

W pierwszym syntetycznym opracowaniu dotyczącym właściwości fizycznych piaskowców krośnieńskich w centralnym synklinorium karpackim (Królikowski 1997) na podstawie archiwalnych danych dokonano analizy ich zmienności w strefie litofacji otryckiej oraz w dwóch strefach litofacji leskiej (nazywanej w opracowaniu litofacją beską) – zachodniej i północno-wschodniej. Wyniki porowatości efektywnej zebrane zostały dla ponad 800 prób piaskowców (Królikowski 1997). Średnia wartość porowatości dla całego zbioru wyniosła 4,34%. W obszarze litofacji leskiej (średnia 5,81%) najwyższe średnie wartości porowatości efektywnej występują w części zachodniej (7,27%) i

rejonie Lutowisk (Królikowski 1997). Podobny trend zmian porowatości zaznacza się w obszarze litofacji otryckiej (średnia 3,34%); w części zachodniej średnia porowatość efektywna wynosi 3,44% i maleje w kierunku wschodnim do 3,17% (Królikowski 1997).

Zbliżony zakres i trend zmian uśrednionych porowatości efektywnych piaskowców krośnieńskich serii śląskiej, w obszarze pomiędzy doliną Wisłoka a granicą Państwa, tj. 1,19-7,62% dokumentuje Tab. 5.1 w publikacji J. Kuśmierka et al. (2001). Wyznaczają go średnie z 40 profili wierceń i odsłonięć powierzchniowych oparte na 673 oznaczeniach porowatości efektywnej.

Bardziej kompleksowa analiza porowatości, oparta na charakterystyce przestrzeni porowej piaskowców krośnieńskich litofacji otryckiej przedstawiona została w pracach Instytutu Nafty i Gazu (Kruczek 1999, Such 2000, Such 2002, Leśniak 2005, Such et al. 2006). Badane piaskowce pochodziły z dwóch stref: strefy złożowej Dwernika (odwierty Dwernik-2, 3, 5, 7, 8, 9 i 10 oraz odsłonięcia w potoku Dwernik) i strefy Pszczeliny-Stuposiany-Tarnawa Niżna (odwierty Pszczeliny-1, 2, Stuposiany-2, 3, 4, Tarnawa Niżna-1 oraz odsłonięcia w potoku Wołosaty).

W strefie złożowej Dwernika, piaskowce zarówno z odwiertów jak i wychodni wykazują niskie porowatości, nie przekraczające 7% (Kruczek 1999). Średnia porowatość próbek piaskowców z odwiertów Dwernik-8 i 9 wynosi 3,7% i jest wyższa od średniej wartości próbek z pozostałych odwiertów jak i wychodni, która wynosi około 2%. Porowatość próbek z wychodni oraz z odwiertów jest zbliżona, w przypadku próbek odwiertów nie zaznaczył się żaden trend głębokościowy (Such 2000, Leśniak 2005). Różnica pomiędzy próbkami z wychodni a próbkami z odwiertów pojawia się w parametrach opisujących wykształcenie przestrzeni porowej; głównie średnicy progowej która jest o rząd wielkości wyższa dla próbek z wychodni.

W strefie Pszczeliny-Stuposiany-Tarnawa Niżna średnia porowatość próbek mieści się w zakresie od 2 do 3%, za wyjątkiem próbek z odwiertu Stuposiany-2 które wykazują podobieństwo do próbek z wychodni w potoku Wołosaty tj. porowatość do 5% i średnicę progową z zakresu 2-3 μm (Such 2000, Leśniak 2005). W porównaniu do próbek z wychodni w potoku Dwernik próbki z wychodni potoku Wołosaty wykazują wyższe porowatości oraz średnice progowe.

Na podstawie analizy kształtu krzywych kumulacyjnych oraz parametrów wykształcenia przestrzeni porowej piaskowców krośnieńskich w obydwu analizowanych strefach wyróżniono trzy ich typy petrofizyczne (Such 2000, Leśniak 2005):

 typ I, o porowatości z zakresu 3-7% i średnicy progowej < 2 μm, jednomodalnym typie rozkładu średnic porów charakteryzującym się przesunięciem rozmiarów średnic w kierunku mikroporów;

 typ II, o porowatości z zakresu 3-7% i średnicy progowej < 2 μm, bimodalnym typie rozkładu średnic porów charakteryzującym się stosunkowo wysokim udziałem większych porów; dla próbek z odwiertów zauważa się przesunięcie średnic mikroporów w stronę niższych wartości;

 typ III, o porowatości z zakresu 5-7% i średnicy progowej > 2 μm, jednomodalnym typie rozkładu średnic porów nie wykazującym przesunięcia rozmiarów średnic w kierunku mikroporów (np. Stuposiany-2).

Występujące różnice w wykształceniu przestrzeni porowej próbek z odsłonięć oraz odwiertów są efektem zmiany przebiegu diagenezy skał po ich odsłonięciu. Zwiększone średnice mikroporów w próbkach z wychodni są wg G. Leśniaka (2005) wynikiem oddziaływania wód meteorycznych, przyspieszających procesy rozpuszczania i wymywania ich gardzieli.

Przedstawiony trend zmian porowatości efektywnej w strefie centralnego synklinorium karpackiego (Fig. 6.1) oddaje kierunki zmian porowatości opisane przez Królikowskiego (1997) oraz w pracach INiG. Regionalny rozkład zmian porowatości efektywnej został skonstruowany na podstawie wartości średnich dla 50-ciu profili odsłonięć i odwiertów. Dane wejściowe pochodziły z projektu badawczego KBN nr 9T 12B 007 16 (Kuśmierek et al. 2001), projektu PBS/PUPW/6/2005 (Such et al. 2006, Such

et al. 2007) oraz z profili przedstawionych w rozdziale IV niniejszej pracy.

Średnia porowatość efektywna w strefie litofacji otryckiej zmienia się od około 2 do 7 % (Fig. 6.1). Najwyższe średnie wartości porowatości efektywnej występują w strefie pomiędzy Baligrodem a Zatwarnicą (wychodnie fałdów Rajskiego-kopalni oraz Zatwarnicy), w której przestrzeń porowa zdominowana jest przez mikropory. Przestrzeń porowa piaskowców tej strefy jest zróżnicowana i niejednorodna – oprócz porów często występują mikroszczeliny o rozwarciach zwykle do kilkunastu μm. Podobnie jak w II typie petrofizycznym opisywanym w strefie Dwernika i strefie Pszczeliny-Stuposiany-Tarnawa Niżna (Such 2000, Leśniak 2005), mamy tutaj do czynienia z bimodalnym

przestrzeni porowej próbek pobranych z wychodni a próbkami z odwiertu. W odwiercie Dwernik-3, leżącym na południowo-wschodnim przedłużeniu fałdu Zatwarnicy średnia średnica progowa jest dziesięciokrotnie niższa (0,4 μm) od średnich średnic progowych dla próbek profili z wychodni, które mieszczą się w zakresie 3-4 μm, co ujawnia się przesunięciem krzywej kumulacyjnej w kierunku mikroporów. Generalnie pojemność zbiornikowa piaskowców strefy litofacji otryckiej jest bardzo niska (poniżej 3,5%), niekiedy niska (3,5-10%) i predysponowana głównie dla przepływu gazu.

W strefie litofacji leskiej średnia porowatość efektywna wzrasta w kierunku północno-zachodnim od południka Soliny osiągając najwyższe wartości w rejonie Sanoka (Fig. 6.1). Przestrzeń porowa piaskowców tej strefy jest stosunkowo jednorodna – w części północno-zachodniej jest zdominowana przez mezopory, których udział w kierunku południowo-wschodnim (od rejonu Soliny) zmniejsza się na rzecz mikroporów. Mikroszczeliny obserwowane są sporadycznie, przestrzeń porowa wykazuje się bimodalnym rozkładem średnic porów. W południowo-wschodniej części regionu litofacji leskiej parametry zbiornikowe piaskowców krośnieńskich pogarszają się (Fig. 6.1).

W odwiercie Lutowiska-2, analogicznie jak w odwiercie Dwernik-3, średnice progowe próbek rdzeni są znacznie niższe od próbek z wychodni. Próbki te cechuje również duża niejednorodność przestrzeni porowej oraz obecność mikroszczelin.

Pojemność zbiornikową piaskowców strefy litofacji leskiej można sklasyfikować: w części północno-zachodniej - jako średnią (powyżej 10%) oraz niską (3,5-10%), natomiast w części południowo-wschodniej - jako bardzo niską (poniżej 3,5%).

W celu prześledzenia zmian porowatości piaskowców krośnieńskich wraz z głębokością przedstawiono wyniki pomiarów porowatości efektywnej zebrane w projekcie PBS/PUPW/6/2005 (Such et al. 2006, Such et al. 2007) dla otworów ze strefy centralnego synklinorium (Fig. 6.2). Dla ogólnej populacji 580 pomiarów średnia wartość porowatości efektywnej wyniosła 3,55 %. Jednak najbardziej istotny jest wyraźny trend spadku porowatości wraz z głębokością. Szczególnie dane z głębokich otworów, głównie ze strefy litofacji leskiej (Lutowiska-1,2, Wydrne-1, Rymanów-1) oddają trend spadkowy, który w płytszych otworach ze strefy litofacji otryckiej nie jest tak jednoznaczny. Przyczyną pogarszania się porowatości efektywnej piaskowców krośnieńskich wraz z głębokością są procesy diagenetyczne. W strefie litofacji leskiej dominującą jest kompakcja (patrz

rozdział II), natomiast w strefie litofacji otryckiej za utratę porowatości odpowiada zarówno cementacja jak i kompakcja.

Parametry zbiornikowe warstw krośnieńskich szacowane były również na podstawie ilościowej interpretacji krzywych geofizyki wiertnicznej w profilach otworów centralnego synklinorium karpackiego (Ciechanowska et al. 1992, 1993, 1995, 2000, Zalewska et al. 2006, Czopek et al. 2009). Interpretowane, dostępne krzywe geofizyki wiertniczej pochodziły z otworów wierconych głównie w latach 70-tych i 80-tych ubiegłego wieku, stąd też zasadniczym problemem była jakość rejestrowanych pomiarów. Oprócz jakości pomiarów, istotnym problemem był również brak profilowania akustycznego lub jego wykonanie w niepełnym interwale głębokościowym (Zalewska et

al. 2006). W niektórych otworach (Zatwarnica IG-1 i Suche Rzeki IG-1) pomiary

radiometryczne dostępne były jedynie w skali imp/min, co wymagało przeliczenia na umowne jednostki API przy uwzględnieniu parametrów wiercenia. Niektóre pomiary radiometryczne (Wydrne-1) wykonywane były w otworach zarurowanych, odcinkami podwójną kolumną rur, co praktycznie wykluczało ilościową interpretację cienkich warstw piaskowców (Czopek et al. 2009). Powyższe ograniczenia, limitowały dokładność ilościowej interpretacji parametrów petrofizycznych.

Kompleksowa interpretacja ilościowa parametrów zbiornikowych (systemem GEO) m in. warstw krośnieńskich, wykonana w ramach projektu badawczego nr PBS/PUPW/6/2005 (Zalewska et al. 2006), objęła otwory: Bzianka-1A, Grabownica Wieś-5, 10, 11, Lutowiska-1, Polanki-IG1, Rymanów-1, Smolnik-1 i Trześniów-31. Wyliczone parametry obejmowały: porowatość (Kp), zailenie (Vc), zapiaszczenie (Vpc), zawodnienie (Kw), przepuszczalność (Kprz) i zawartość substancji organicznej (Corg). Zostały one przedstawione jako zakresy zmian oraz średnie dla poszczególnych wydzieleń litostratygraficznych. Analizując wyniki interpretacji w profilach warstw krośnieńskich można zauważyć drastyczne różnice pomiędzy zakresami wartości i wyznaczonymi wartościami średnimi:

 porowatość (Kp) zmienia się od 0 do 30% (Smolnik-1), natomiast średnie wartości porowatości (Kp) mieszczą się w zakresie od 1,60% (Rymanów-1) do 7,45% (Grabownica Wieś-10);

 przepuszczalność (Kprz) zmienia się od 0 do 56,64 mD (Smolnik-1) a średnie wartości w zakresie od 0,002 mD (Rymanów-1) do 1,24 mD (Smolnik-1);

 wyliczone średnie parametry zailenia (Vc) i zapiaszczenia (Vpc) wykazują szeroki zakres zmienności, najniższe zailenie występuje w otworach

 wyraźny jest również spadek średnich wartości porowatości i przepuszczalności wraz z głębokością.

W ramach projektu badawczego nr PBS/PUPW/6/2005 przeprowadzono także ilościową charakterystykę parametrów petrofizycznych ropogazonośnych litofacji fliszowych, w tym warstw krośnieńskich, przy użyciu programu Interactive Petrophysics (Czopek et al. 2009). Parametry zbiornikowe litofacji warstw krośnieńskich szacowane były w profilach otworów: Bzianka-1A, Rymanów-1, Wydrne-1, Lutowiska-1, 2, Polanki-IG1, Zatwarnica-IG1 i Suche Rzeki-IG1. Większość otworów zlokalizowana jest w południowo-wschodniej części centralnego synklinorium karpackiego, ich profile reprezentują zarówno litofację leską warstw krośnieńskich ( Wydrne-1, Lutowiska-1,2) jak i litofację otrycką (Polanki-IG1, Zatwarnica-IG1 i Suche Rzeki IG-1). Zasadniczym celem tej interpretacji było wydzielenie pakietów piaskowcowych, kryterium ich wydzielenia była wartość zailenia poniżej 33,3%, a następnie wyznaczenie ich parametrów zbiornikowych (w korelacji z pomiarami laboratoryjnymi) i ich klasyfikacja pojemnościowa (Czopek et al. 2009).

Wydzielone według powyższych kryteriów pakiety piaskowcowe mają miąższość od około 8 m (Bzianka-1A) do ponad 200 m (Lutowiska-2). Wyliczone porowatości, średnie dla wydzielonych pakietów piaskowców, osiągają maksymalne wartości powyżej 13% (Polanki-IG1), większość wartości oscyluje w granicach od 5 do 7%. Są to wartości wyższe od przedstawionych w interpretacji Zalewskiej et al. (2006), należy jednak pamiętać iż wyniki poprzedniej interpretacji przedstawione były jako wartości średnie dla całych wydzieleń liostratygraficznych czyli obejmowały zarówno pakiety piaskowcowe jak i ilaste.

Przyjęte w interpretacji Czopek et al. (2009) dolne kryterium skały zbiornikowej (za Burzewski et al. 2001) tj. porowatość efektywna powyżej 3,5% i przepuszczalność powyżej 0,1 mD wykazały iż piaskowce krośnieńskie można zakwalifikować co najwyżej do grupy skał zbiornikowych o niskiej pojemności.

6.4. Ocena wpływu parametrów zbiornikowych na potencjał akumulacyjny