ZAŁOŻENIA GEOLOGICZNO-TERMICZNE I GEOCHEMICZNO-PETROFIZYCZNE W

I GEOCHEMICZNO-PETROFIZYCZNE W MODELOWANIACH

1-D I 2-D

Celem jedno- i dwuwymiarowych modelowań numerycznych, wykonanych w niniejszym temacie, była analiza procesów generowania, ekspulsji, migracji i akumulacji węglowodorów w obrębie utworów dolnego paleozoiku, głównie syluru rowu lubelskiego. Analizę, wykonaną

z wykorzystaniem programów BasinMod 1-D i 2-D. Warunki

ropotwórczości utworów dolnego paleozoiku zostały odtworzone w oparciu o analizę jego rozwoju geodynamicznego, zmian pola termicznego i kwalifikacji geochemicznej poziomów macierzystych. Datowanie horyzontów oraz zdarzeń termiczno-erozyjnych oparto o tabelę stratygraficzną Gradstein et al. (2012).

6.1.1. Założenia geologiczno-termiczne modelowań numerycznych 1-D i 2-D

Na podstawie danych z profili odwiertów oraz regionalnych opracowań dotyczących wykształceń poszczególnych horyzontów przyjęto do modeli 1-D i 2-D założenia litologiczne poszczególnych wydzieleń stratygraficznych wzdłuż analizowanych przekroi (patrz Rozdz. 6.2 i 6.3 ). Typy litologiczne zostały zdefiniowane jako procentowe udziały głównych składników litologicznych tj. piaskowców, mułowców, iłowców, dolomitów, wapieni, ewaporatów, węgli i skały magmowych. Szczegółowe profile litologiczne zostały przedstawione w Rozdz. 6.2.

Otrzymanie optymalnego modelu termiczno-erozyjnego do analizy generacyjnej polega na uzyskaniu zgodności teoretycznej krzywej zmian dojrzałości termicznej kerogenu z ich rzeczywistymi wartościami pomierzonymi w punkcie przekroju, gdzie znajduje się odwiert z pomierzonymi danymi. Wyjściowy układ litostratygraficzny z oceną wielkości erozji przyjęto według wskazań literatury i wyników kalibracji modelowań 1-D. Model termiczno-erozyjny będący podstawą do analizy generacyjnej, testowano dopasowując wzajemnie wartości parametrów termicznych i wielkości erozji. Wybór możliwych odchyleń zarówno danych termicznych, jak i wielkości erozji oparto na pracach Burzewskiego et al. (1998), Narkiewicza et al. (1998), Botora et al. (2002), Wróbel et al. (2008). W przypadku braku wystarczającego dopasowania uzyskanej krzywej teoretycznej zmian dojrzałości kerogenu dokonywano zmian wielkości erozji, dla zbliżonego układu termicznego, aż do uzyskania najlepszego dopasowania krzywej teoretycznej do pomierzonych wartości dojrzałości kerogenu. Dopuszczalne wartość strumienia cieplnego wyznaczono na podstawie analizy mapy gęstości strumienia cieplnego w obrębie rowu lubelskiego (Fig. 6.1; Karwasiecka i Wilk, 2003, 2004), która pokazuje, że w analizowanym obszarze wartość gęstości strumienia cieplnego w poziomie utworów karbonu waha się od

50 do 60 mW/m2. W pozostałej części profilu wartość strumienia

Fig. 6.1. Mapa gęstości powierzchniowego strumienia cieplnego (wg.

W przyjętej procedurze określenia zmian paleotermicznych w głównych etapach sedymentacyjnych basenu – od kambru do trzeciorzędu, w profilach odwiertów i wzdłuż poszczególnych przekroi wykorzystano metodę forward tj. testowania wielkości gęstości strumienia cieplnego poprzez jego kalibrację z wskaźnikami dojrzałości termicznej

np. Tmax i Ro, przy standardowych wartościach przewodności cieplnej skał

(BMRM 1-D, 2-D, 2006). Analiza dopasowania krzywej zmian dojrzałości termicznej kerogenu do pomierzonych wskaźników jego dojrzałości w rzeczywistym modelu ewolucji geologicznej obszaru, wymusiła konieczność dopasowania wielkości erozji podewońskiej i pokarbońskiej dla rzeczywistych parametrów Tmax i Ro, dla uzyskania prawidłowego schematu przebiegu procesów generacyjnych. Wielkości przyjęte w modelowania 1-D podano w Rozdz. 6.2, a wielkości założone wzdłuż przekroi erozji podewońskiej wyniosły:

• od 300 do 600 m wzdłuż przekroju 12-6-11K, • 800 m wzdłuż przekroju 17-6-11K,

• od 50 do 1000 m wzdłuż przekroju 2-6-11K, • od 100 do 500 m wzdłuż przekroju 7-6-11K, • od 150 do 400 m wzdłuż przekroju 10-6-11K.

Wielkość erozji pokarbońskiej waha się od 500 wzdłuż przekroi 12-6-11K, 2-12-6-11K, przez 800-1000 m wzdłuż przekroi 10-6-11K i 7-12-6-11K, do nawet 1500 m wzdłuż przekroju 17-6-11K. W przedziale czasowym permu i triasu wprowadzono do modelu hiatus, a wielkość erozji jurajsko-kredowej założono na poziomie minimalnym 50 – 100 m.

6.1.2. Założenia geochemiczno-petrofizyczne

Na podstawie charakterystyki geochemicznej utworów starszego paleozoiku rowu lubelskiego przedstawionej w Rozdz. 5, do modelowania jednowymiarowego procesów generowania i ekspulsji wprowadzono poziomy macierzyste w obrębie wszystkich wydzieleń syluru i częściowo ordowiku. Ich miąższości i średnie parametry macierzystości skał podano w Rozdz. 6.2.

W modelowania 2-D wzdłuż przekroi sejsmicznych analizę naftową zawężono do poziomu wenloku i landoweru, nadając ich parametr miąższości w przedziale od 70 do 100 m, w zależności od przekroju (Tabela 6.1). Przyjęta do analizy naftowej wzdłuż przekroi zawartość węgla organicznego waha się od 1,2 do 1,5% wag.

Tabela 6.1. Charakterystyka skały macierzystej w utworach syluru

dolnego przyjęta do modeli 2-D Nazwa

przekroju

Miąższość skały macierzystej (m)

Zawartość materii organicznej TOC (% wag.)

12-6-11K 100 1,2

17-6-11K 90 1,4

02-6-11K 70 od 1,3 do 1,5

07-6-11K 80 1,2

10-6-11K 70 1,2

Poziomom macierzystym dolnego syluru przypisano kerogen II typu zdefiniowany w bibliotece programu jako Type II BMOD-1D LLNL (BMRM 2-D, 2006). Wielkość pierwotnego potencjału dla poszczególnych poziomów stratygraficznych w odwiertach podano w Rozdz. 6.2. W modelowaniach 2-D wielkość potencjału została uśredniona i dla fazy ciekłej została przyjęta na poziomie 350 mg/g TOC, a dla fazy gazowej 65 mg/g TOC, przy 50 % wielkości krakingu dla ropy.

We wszystkich modelach dwuwymiarowych w analizowanym rejonie badań rowu lubelskiego założono takie same parametry petrofizyczne. Z dostępnych w bibliotece programu BasinMod 2-D modeli odtwarzania

przepuszczalności wybrano metodę „Power Law”, wyliczającą

przepuszczalność, jako wskaźnik porowatości w funkcji empirycznej opisującej zależności porowatości i przepuszczalności. Funkcja ta, to stosunek porowatości do różnicy jedności od wielkości porowatości (BMRM2-D, 2006). Dodatkowo określa się możliwość redukcji porowatości

w wyniku cementacji minerałami kwarcu opartą na algorytmie Walderhaug (1996) i gradient ciśnień (BMRM2-D, 2006).

Ekspulsję określono jako nasyceniową, z określeniem wielkości progowego nasycenia, po przekroczeniu którego nastąpi ekspulsja węglowodorów ze skały macierzystej. Wartość progowa jest wyliczana na podstawie zdefiniowanego w danym horyzoncie składu litologicznego i wynikających z niego własności fizycznych i petrofizycznych (BMRM2-D, 2006). W modelu pod uwagę wzięto również laboratoryjne pomiary porowatości i przepuszczalności (Waksmundzka i Kozłowska, 2000; Kozłowska, 2003, 2009; Semyrka et al., 2005).

Z dostępnych modeli migracji: „steady state” i „transient” – stanu ustalonego i nieustalonego wybrano model nieustalony (BMRM2-D, 2006). Model ten oparty jest na równaniu stanu służącego do opisu właściwości mikroskopowych płynów i ciał stałych w układzie termodynamicznym, prawie zachowania masy i prawie Darcy’ego. Trójfazowa migracja jest realizowana w dwóch krokach migracji dwufazowych płynów: gazowo-ciekłej i ropno-wodnej (Ungerer et al., 1990; BMRM 2-D, 2006).