Wstêpne wyniki modelowañ przestrzennych (3D) parametrów petrofizycznych ska³
podczas poszukiwañ stref wystêpowania gazu zamkniêtego
w polskim basenie czerwonego sp¹gowca
Bartosz Papiernik
1, Wojciech Górecki
1, Andrzej Pasternacki
1Preliminary results of 3D modeling of petrophysical parameters for tight gas prospecting in the Polish Rotliegend Basin. Prz. Geol., 58: 352–364. A b s t r a c t. The Rotliegend Basin is filled with terrigenic complex over 1200 m in thickness. The complex comprises sediments of eolian, fluvial and playa depositional systems (Fig. 1). Reservoir volume of the pore space accessible for the reservoir media is ca. 830–990 km3. Gas exploration in this stratigraphic unit is now focused at depths of around 3000–3800 m b.s.l., in the near-top zone. Poor reservoir properties, especially permeabilities, are here the limiting factor for conventional exploration. A change in the pros-pecting strategy to comprise tight gas targets moves research into the deeper zone covering the whole profile of the Rotliegend. The paper presents prelimi-nary results of 3D modeling of lithofacies and related petrophysical parame-ters variability. The static model was created with the use of Petrel 2009.2. Structural framework was built using regional structural, isopach and facies maps. It was relatively detailed, comprising 9 576 000 cells organized in 3 zones and 60 layers. To estimate facies model, the authors used results of integrated environmental analysis of core data and logs from 117 wells (Fig. 2 ). Models of clay con-tent (Vsh) and porosity (PHI) were based on logs from 75 wells.
The obtained results show that the northern margin of the Eastern Erg is characterized by presence of numerous eolian strata with porosity ranging from 5 to 15%. Their quality, quantity and thickness decrease toward the north, along with increase in depth. Modeling results indicate that the dominating porous layers of eolian sandstones and fluvial inserts are often intercalated with “non-reservoir” layers revealing porosity below 5%. In this zone, a deeper part of the Rotliegend section should be investigated more thoroughly (Fig. 5, 6, 9). The Pomeranian sector of the Central Basin is dominated by playa and fluvial sediments (Fig. 7, 8, 10). Slightly clayey eolian strata make a few, laterally discontinuous intercalations. Gas accumulations could be expected within local, laterally confined interlayers of eolian and fluvial sandstones with porosity of around 5–12%. Due to the location in the near-base part of the Rotliegend section, close to Carboniferous source rocks, they may be filled with gas, forming so-called sweet spots. Probability of gas occurrence in Pomerania is high as indicated by the Miêdzyzdroje gas field or small accumulation found in Piaski-PIG2 well. The presented preliminary study allowed to test usability of 3D modeling in tight gas prospecting. Fully reliable results will be obtained after increasing precision of the models comprising detailed seismic interpretation, the use of seismic attributes, and inclusion of quantitative data in diagenetic processes and sedimentology of layers in the modeling process.
Keywords: 3D model, facies modeling, petrophysical modeling, tight gas, Rotliegend
W polskiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca odkry-to 68 z³ó¿ gazu ziemnego (stan na rok 2008) o zasobach
wydobywalnych ok. 100 mld m3 (Wolnowski, 2004;
Górecki, 2008; Burzewski i in., 2009). Jest to niezwykle skromny wynik w zestawieniu z zasobami prognostyczny-mi polskiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca na
pozio-mie 1,49 bln m3 gazu (Górecki, 2008), a zw³aszcza
w porównaniu z rezultatami poszukiwañ w holenderskiej i niemieckiej czêœci europejskiego po³udniowego basenu czerwonego sp¹gowca, gdzie wg Kletta i in. (1997)
odkry-to 229 z³ó¿ gazu o zasobach rzêdu 150 tcf (4,2 bln m3), oraz
w brytyjskim sektorze Morza Pó³nocnego, gdzie odkryto
ponad 290 z³ó¿ o zasobach gazu 75 tcf (2,1 bln m3)
(Glen-nie, 1997; Klett i in., 1997). Dysproporcja miêdzy zasoba-mi prognostycznyzasoba-mi a udokumentowanyzasoba-mi wskazuje na ogromny potencja³ naftowy basenu czerwonego sp¹gowca. Znacz¹ca czêœæ tych zasobów mo¿e byæ zakumulowana w jego g³êbokiej czêœci, w osadach niskiej przepuszczal-noœci, gdzie tworzy z³o¿a tzw. gazu zamkniêtego (tight
gas).
Utwory czerwonego sp¹gowca wype³niaj¹ce basen po³udniowopermski osadzi³y siê w kontynentalnym base-nie aluwialnym, który w polskiej czêœci jest rozleg³ym
eks-tensyjnym zapadliskiem, maj¹cym cechy pó³rowu
tektonicznego (Pokorski, 1998). Jego kszta³t i warunki sedymentacji wp³ynê³y na asymetriê zbiornika. W roz-ci¹gaj¹cej siê wzd³u¿ NE krawêdzi basenu strefie maksy-malnej subsydencji odnotowano najwiêksze mi¹¿szoœci utworów czerwonego sp¹gowca, przekraczaj¹ce 1200 m (Kiersnowski, 1998; Kiersnowski & Papiernik [w:] Papier-nik i in., 2008a). Piaszczysto-mu³owcowo-ilaste osady wype³niaj¹ce basen nale¿¹ do trzech g³ównych pustynnych systemów depozycyjnych. Utwory rzek okresowych (facje sto¿ków aluwialnych oraz fluwialne korytowe i pozakoryto-we) tworz¹ system fluwialny. Osady zdeponowane w œro-dowiskach wydmowych i miêdzywydmowych sk³adaj¹ siê na system eoliczny. Najwiêksz¹ mi¹¿szoœæ wykazuj¹ roz-winiête w centralnej czêœci basenu osady rzeczne oraz plai ilastej, piaszczystej i marginalnej, nale¿¹ce do systemu jeziornego (Buniak [w:] Papiernik i in., 2008a).
Opisany podzia³ œrodowiskowy dziœ wydaje siê mieæ kluczowe znaczenie w planowaniu poszukiwañ naftowych — du¿o wiêksze ni¿ mniej lub bardziej formalne podzia³y stratygraficzne górnego czerwonego sp¹gowca oparte na litostratygrafii (Karnkowski, 1987), allostratygrafii i tektono-stratygrafii (Pokorski, 1981) b¹dŸ analizie sekwencji
1
Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska, Aka-demia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków; papiern@geol.agh.edu.pl, wgorecki@agh.edu.pl, anj.pasternac-ki@gmail.com
depozycyjnych (Kiersnowski, 1997, 1998; Kiersnowski & Buniak, 2006).
W wyniku œrodowiskowej analizy utworów czerwone-go sp¹czerwone-gowca, wykonanej na podstawie materia³u rdzenio-wego i krzywych geofizycznych, w polskiej czêœci basenu wyró¿niono wiele regionalnych jednostek paleogeogra-ficznych (ryc. 1). Najwiêksz¹ z nich by³ basen centralny (Pokorski, 1998), jego profil w czêœci NE jest zdominowa-ny przez utwory jeziorne (playa) oraz fluwialne. Osady eoliczne stanowi¹ tu (prawdopodobnie) nieliczne wk³adki o ma³ej mi¹¿szoœci. W SE czêœci basenu centralnego wystêpuj¹ g³ównie osady facji fluwialnej. Utwory zdepo-nowane w œrodowiskach eolicznym i jeziornym maj¹ wyraŸnie mniejsz¹ mi¹¿szoœæ. Wzd³u¿ po³udniowego obrze¿enia basenu centralnego wystêpuj¹ piaskowce
eoliczne, interpretowane jako obszar wydmowy i okreœla-ne jako erg wschodni (Kiersnowski, 1997). Na po³udnie od niego znajduje siê kolejna rozleg³a jednostka paleogeogra-ficzna — basen œl¹ski (ryc. 1). Strefa ta by³a zdominowana przez sedymentacjê eoliczn¹ i fluwialn¹. W centralnej czêœci tej jednostki dominowa³a sedymentacja eoliczna. Powsta³y tu pas wydm zosta³ wyró¿niony jako erg po³udniowy (Kiersnowski, 1997; Buniak, 2005).
Obszar basenu centralnego i basenu œl¹skiego rozdzie-la³ wa³ wolsztyñski. Jego obrze¿enia s¹ zdominowane przez utwory reprezentuj¹ce fluwialny system depozycyj-ny (Poszytek, 2007). Oprócz wymieniodepozycyj-nych, na obszarze Polski wystêpuj¹ tzw. baseny peryferyczne. Baseny podla-ski i mazurpodla-ski s¹ wype³nione g³ównie osadami rzecznymi,
6,000,000 5,900,000 5,800,000 5,700,000 3,500,000 3,600,000 3,700,000 15 00´00½° 14 00´00½° 16 00´00½° 17 00´00½° 18 00´00½° 19 00´00½° 54 00´00½° 53 30´00½° 52 30´00½° 51 30´00½° 53 00´00½° 52 00´00½° Toruñ Bydgoszcz Konin Poznañ Pi³a Kalisz Leszno Gorzów Wielkopolski Zielona Góra Szczecin Wroc³aw Sieradz Legnica Koœcian
zasiêg osadów czerwonego sp¹gowca
extent of Rotliegend deposits
facja eolianitów
eolian facies (reservoir)
facja fluwialna
fluvial facies (reservoir)
utwory plai
non reservoir playa
z³o¿a gazu ziemnego
gas fields
0 10 20 30 40 50km
Ryc. 1. Przestrzenny rozk³ad g³ównych systemów depozycyjnych górnego czerwonego sp¹gowca w polskiej czêœci basenu
dolno-permskiego
natomiast w basenie s³upskim zosta³o stwierdzone wspó³wystêpowanie osadów eolicznych i fluwialnych.
Odkryte dotychczas w Polsce z³o¿a gazu wystêpuj¹ niemal wy³¹cznie w przystropowych partiach profilu pia-skowców eolicznych czerwonego sp¹gowca. Odstêpstwo od tej regu³y stanowi na obszarze pomorskim akumulacja gazu Piaski, odkryta w piaskowcach eolicznych le¿¹cych blisko sp¹gu czerwonego sp¹gowca (Nowicka & Wolnow-ska-Œlemp, 2004), a tak¿e po³o¿one w œrodkowej czêœci profilu z³o¿e Miêdzyzdroje (Karnkowski, 1999; Buniak & Solarska, 2004). W brytyjskiej i holenderskiej czêœci base-nu czerwonego sp¹gowca z³o¿a gazu odkryto równie¿ w osadach fluwialnych — czêœæ z³o¿a Groningen jest zbudowana z piaskowców zdeponowanych w œrodowi-sku rzecznym. W pó³nocnych Niemczech dobrymi poziomami zbiornikowymi s¹ piaskowce, przewa¿nie eoliczne, deponowane na wybrze¿ach s³onego jeziora pustynnego.
Zakres g³êbokoœci wystêpowania z³ó¿ gazu odkrytych w Polsce wynosi 1000–3500 m (Karnkowski, 1996, 1999), natomiast w pó³nocnych Niemczech 2500–6000 m (Hock i in., 1995). Najwiêksze z³o¿e niemieckie Salzwedel--Peckensen (Altmark High) wystêpuje w przedziale g³êbo-koœciowym sp¹gu czerwonego sp¹gowca 3200–3600 m (Gerling i in., 2004). Z kolei wiele du¿ych z³ó¿ niemiec-kich w rejonie Bremy znajduje siê na g³êbokoœci
4000–6000 m, np. Ratenburg-Taacken, Dethlingen,
Hengslage, Volkersen, Klasterseelle i Varnhorn (Gerling i in., 2004). W Holandii z³o¿a gazu stwierdzono na g³êbo-koœci 2000–4000 m. Z³o¿e Groningen wystêpuje w prze-dziale 2000–3000 m. W obszarze Morza Pó³nocnego z³o¿a gazu s¹ na g³êbokoœci 2000–3000 m w po³udniowej czêœci i 3000–4000 m w czêœci pó³nocnej (Glennie, 1990; Papier-nik i in., 2007a).
Pomimo znacz¹cej g³êbokoœci wiêkszoœæ z odkrytych dotychczas z³ó¿ zalicza siê do konwencjonalnych z³ó¿ gazu ziemnego. Stosunkowo rzadko opisywano w nich
diagenetyczno-tektoniczne zró¿nicowanie w³aœciwoœci
zbiornikowych, ciœnienia z³o¿owego i sk³adu gazu — tzw. kompartmentalizacjê, jak na przyk³ad w z³o¿u Jupiter (Leveille i in., 1997a, b). W niemieckiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca rosn¹c¹ grupê stanowi¹ z³o¿a gazu zamkniêtego po³o¿one na g³êbokoœci przekraczaj¹cej 4000 m, takie jak np. z³o¿e Soehlingen (Buniak i in.,
2009) czy z³o¿e Leer Z4 (GDF Suez; New Discovery..., 2005). W polskiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca pierwsza akumulacja klasyfikowana jako z³o¿e gazu zamkniêtego zosta³a rozpoznana otworem Trzek-1 w oko-licach Poznania (Aurelian Oil & Gas PLC..., 2008; Popra-wa & Kiersnowski, 2008).
Dotychczasowa strategia poszukiwañ naftowych,
zmierzaj¹ca do odkrycia konwencjonalnych z³ó¿ gazu w przystropowych partiach czerwonego sp¹gowca w stre-fach zdominowanych przez osady facji eolicznej, spowo-dowa³a bardzo nierównomierne rozpoznanie polskiego basenu czerwonego sp¹gowca. Uogólniaj¹c: uzyskano bardzo dobre rozpoznanie strukturalne (wiertnicze i sej-smiczne) czêœci basenu, gdzie strop osadów czerwonego sp¹gowca zalega na g³êbokoœci do 3000 m p.p.m., a wzglêdnie dobre na g³êbokoœci do ok. 3500 m p.p.m. G³êbiej po³o¿one strefy basenu s¹ bardzo s³abo rozwierco-ne. Podobieñstwo do czêœci z³ó¿ niemieckich i po³o¿enie porowatych i nieprzepuszczalnych ska³ zbiornikowych w g³êbokiej, centralnej czêœci polskiego basenu czerwone-go sp¹czerwone-gowca wskazuj¹, ¿e wystêpuj¹ce tam potencjalnie z³o¿a gazu zamkniêtego mog¹ byæ zwi¹zane z modelem generacji i akumulacji gazu w centralnej, najg³êbiej pogr¹¿onej czêœci basenu sedymentacyjnego
(basin-cente-red gas systems) (Shanley i in., 2004), na g³êbokoœci
prze-kraczaj¹cej 4500 m.
Przestrzenny model (3D) polskiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca
W latach 2005–2008 w ramach realizacji tematu
Zaso-by prognostyczne, nieodkryty potencja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñ-skiego w Polsce zespó³ pracowników AGH, przy
wspó³-pracy z A. Buniakiem, Z. Miko³ajewskim (PGNiG SA) oraz H. Kiersnowskim (PIG-PIB), przeprowadzi³ bilans
objêtoœci ska³ zbiornikowych górnego czerwonego
sp¹gowca (Papiernik i in., 2008a). Do wykonania opraco-wania zosta³y wykorzystane mapy zmiennoœci struktural-nej, mi¹¿szoœci ca³kowitej utworów wyró¿nionych asocja-cji facjalnych, ich zailenia i parametrów zbiornikowych, w formie regularnych siatek interpolacyjnych (tzw. gridy 2D). Materia³y te umo¿liwi³y okreœlenie ca³kowitej pojem-noœci zbiornikowej przestrzeni dostêpnej dla wêglowodo-rów. W tabeli 1 przedstawiono pojemnoœci zbiornikowe w wa-riancie realistycznym i optymi-stycznym, policzone na podsta-wie danych laboratoryjnych oraz w wariancie uœrednionym, dla modelu porowatoœci geofizycz-nej PHI.
Dane wykorzystane do opra-cowania opisanego modelu objê-toœciowego stanowi¹ doskona³y materia³ wejœciowy do
trójwy-miarowej (3D), regionalnej
rekonstrukcji strukturalnej,
facjalnej i zbiornikowej poziomu górnego czerwonego sp¹gowca — tzw. modelu statycznego. Do jego opracowania wykorzystano program Petrel 2009, stosuj¹c metodykê modelowania wypra-cowan¹ na potrzeby analiz
nafto-Tab. 1. Warianty pojemnoœci osadów górnego czerwonego sp¹gowca (Papiernik i in., 2008a)
Table 1. Variants of Upper Rotliegend deposits volumes (Papiernik et al., 2008a)
Systemy depozycyjne Depositional systems Objêtoœæ Volume [km3] Powierzchnia Area [km2]
Model pojemnoœciowy na podstawie danych geofizycznych
Volumetric model based on log data
Eoliczny, eolian 403,82 43 906
Fluwialny, fluvial 471,88 87 408
Jeziorny, playa 106,58 36 814
Model pojemnoœciowy z wykorzystaniem danych laboratoryjnych
Volumetric model based on core data
Eoliczny, eolian
— model realistyczny P50, realistic model P50 — model optymistyczny P10, optimistic model P10
367,5 537,3
43 906 43 906 Fluwialny, fluvial
— model realistyczny P50, realistic model P50 — model optymistyczny P10, optimistic model P10
359,1 709,0
87 408 87 408
wych oraz sekwestracji dwutlenku wêgla (Papiernik i in., 2007b, 2009a; Wójcicki, 2009).
Osnowa strukturalna modelu
Osnowê strukturaln¹ modelu 3D zbudowano na pod-stawie regionalnych map opracowanych w formie
regular-nych siatek interpolacyjregular-nych o oczku 1000´ 1000 m (grid
2D) w formacie: ZMAP+. Do jej skonstruowania wykorzy-stano nastêpuj¹ce modele wejœciowe:
Mapê strukturaln¹ sp¹gu cechsztynu (Kudrewicz &
Papiernik [w:] Papiernik i in., 2008b),
Mapê mi¹¿szoœci utworów górnego czerwonego
sp¹gowca (saksonu) (Kiersnowski & Papiernik [w:] Papiernik i in., 2008b),
Mapê mi¹¿szoœci utworów facji jeziornej (Papiernik
i in., 2008a),
Mapê mi¹¿szoœci osadów facji eolicznej
czerwone-go sp¹czerwone-gowca górneczerwone-go (Papiernik i in., 2008a),
Mapê mi¹¿szoœci osadów facji fluwialnej
czerwone-go sp¹czerwone-gowca górneczerwone-go (Papiernik i in., 2008a).
Powierzchniê stropu modelu 3D stanowi³a mapa sp¹gu cechsztynu. Sp¹g modelu obliczono superpozycyjnie w wyniku odjêcia mi¹¿szoœci utworów czerwonego sp¹gowca. Wykorzystuj¹c modele mi¹¿szoœci facji, wpro-wadzono zgrubny podzia³ modelu na g³ówne sekwencje
depozycyjne (zones). Sekwencja osadów jeziornych jest umieszczona najwy¿ej, ni¿ej znalaz³a siê sekwencja osa-dów eolicznych (w rejonie ergów jest ona po³o¿ona najwy-¿ej), natomiast przysp¹gow¹ sekwencjê modelu stanowi¹ osady systemu fluwialnego.
Wymienione sekwencje podzielono na proporcjonalne warstwy o minimalnej mi¹¿szoœci przekraczaj¹cej metr. Ka¿d¹ z sekwencji podzielono na 20 warstw, obej-muj¹cych 3 192 000 komórek (model w sumie obejmuje 9 576 000). Opisany podzia³ na trzy sekwencje nie rozgra-nicza sztywno osadów fluwialnych, jeziornych i eolicz-nych.
Wykorzystane mapy strukturalne opracowano jako nie-ci¹g³e (zuskokowane) gridy 2D, jednak¿e ze wzglêdu na znaczny rozmiar oraz stosunkowo niewielk¹ iloœæ danych wejœciowych do modelowañ parametrycznych stworzono na ich podstawie ci¹g³y model 3D, w którym nieci¹g³oœci tektoniczne s¹ odwzorowane w formie wysokich gradien-tów nachylenia.
Model facjalny
Przedstawiony model facjalny opracowano na podsta-wie profili litologicznych utworów czerwonego sp¹gowca ze 117 wierceñ (ryc. 2). Na podstawie analizy materia³u rdzeniowego i krzywych geofizycznych wyró¿niono
eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa WARSZAWA Kielce Wroc³aw Lublin £ódz Zielona Góra Poznañ Gorzów Wielkopolski Bia³ystok Bydgoszcz Szczecin Olsztyn Gdañsk Zamoœæ Che³m Bia³a Podlaska Siedlce Suwa³ki Kaliningrad S³upsk Koszalin Pi³a Legnica Wa³brzych Tarnobrzeg Radom £om¿a Skierniewice Piotrków Trybunalski Kalisz Sieradz P³ock W³oc³awek Ciechanów Elbl¹g Czêstochowa Jelenia Góra
zasiêg utworów czewonego sp¹gowca extent of Rotliegend deposits
Ryc. 2. Schematyczne rozprzestrzenienie odwiertów wykorzystanych do opracowania modelu facjalnego czerwonego sp¹gowca Fig. 2. Spatial distribution of the wells used in construction of the facies model of the Upper Rotliegend
odcinki zdominowane przez osady deponowane w œrodo-wiskach: eolicznym, fluwialnym, aluwialnym i jeziornym (Kiersnowski i in., 2008). Interpretacje te zosta³y prze-kszta³cone w dyskretne krzywe geofizyczne. Osady facji fluwialnej i aluwialnej po³¹czono, tworz¹c fluwialny sys-tem depozycyjny. Przestrzenne modelowanie zmiennoœci litofacjalnej wykonano w programie Petrel 2009.2, sto-suj¹c stochastyczn¹ technikê symulacji Seqential Gaussian
simulation. Wynikowy model zosta³ opracowany w efekcie
probabilistycznego „uœrednienia” siedmiu równie prawdo-podobnych modeli wariantowych. Pozwoli³o to uzyskaæ ci¹g³oœæ lateraln¹ modelowanych warstw. Uzyskane trój-wymiarowe rozk³ady œrodowiskowe lokalnie „nadpisuj¹” sztywny geometryczny podzia³ œrodowiskowy, przyk³ado-wo dopuszczaj¹c wystêpowanie wk³adek osadów eolicz-nych i fluwialeolicz-nych w obrêbie sekwencji zdominowanej przez utwory jeziorne.
Model petrofizyczny
W trakcie bilansu pojemnoœciowego basenu czerwone-go sp¹czerwone-gowca (Papiernik i in., 2008a) zebrano i opracowano bogaty materia³ faktograficzny umo¿liwiaj¹cy ocenê zaile-nia, porowatoœci i przepuszczalnoœci utworów czerwonego sp¹gowca. Zbiór ten obejmowa³ oznaczenia laboratoryjne porowatoœci lub przepuszczalnoœci 9782 próbek z 345 pro-fili odwiertów pochodz¹cych z baz danych PGNIG oraz PIG. Z archiwum KSE AGH pochodzi³o 9148 oznaczeñ z 54 otworów. Prócz oznaczeñ laboratoryjnych w 75 odwiertach przewiercaj¹cych ca³y profil czerwonego sp¹gowca opracowano pe³ne interpretacje litologicz-no-z³o¿owe karota¿y (Wojtowicz [w:] Papiernik i in., 2008a).
Na podstawie zebranych danych laboratoryjnych prze-prowadzono przetwarzanie statystyczne wed³ug wypraco-wanej metodologii (Papiernik i in., 2007a), opieraj¹cej siê na elementach probabilistycznej techniki szacowania zaso-bów (Ross, 2001; Heidberg & Swinkles, 2001; Swinkles, 2001). Umo¿liwi³o to opracowanie numerycznych map porowatoœci w wariantach: pesymistycznym (P90), reali-stycznym (P50), optymireali-stycznym (P10) oraz uœrednionym. Modele porowatoœci œredniej wykonano równie¿ na pod-stawie krzywych œredniej porowatoœci geofizycznej (PHI). Statystyczne porównanie wyników pomog³o podj¹æ decy-zjê o wyborze rodzaju danych do modelowania 3D.
Wyko-rzystano do tego celu histogramy porowatoœci,
opracowane na podstawie wymienionych wariantów modeli porowatoœci, ograniczonych przestrzennie do inter-wa³u g³êbokoœciowego zalegania stropu górnego czerwo-nego sp¹gowca na pó³noc od wa³u wolsztyñskiego (2500–6500 m p.p.m.). Uzyskane rozk³ady statystyczne pokazuj¹, ¿e mimo znacznie gêstszego opróbowania prze-strzennego (344 punkty dokumentacyjne) statystyczny rozk³ad œredniej porowatoœci geofizycznej, wizualizowany za pomoc¹ krzywych skumulowanych (ryc. 3), jest na ogó³ nieznacznie wy¿szy od „laboratoryjnej” porowatoœci
œred-niej i medianowej (P50) i ni¿szy od modelu porowatoœci optymistycznej (P10).
W sytuacji, gdy uzyskiwane wyniki s¹ zbli¿one, czyn-nikiem decyduj¹cym o wyborze danych jest ich wiarygod-noœæ. Dane laboratoryjne pobrano w znacznie wiêkszej liczbie punktów dokumentacyjnych ni¿ krzywe geofizycz-ne, jednak¿e dane te wykazuj¹ czêsto tzw. skupiony
rozk³ad przestrzenny, koncentruj¹c siê w strefach
z³o¿owych. Dodatkowo dane laboratoryjne na ogó³ s¹ zagêszczone w strefie po³o¿onej do 100 m poni¿ej stropu czerwonego sp¹gowca, co „sp³aszcza” wyniki interpreta-cji, czyni¹c j¹ mniej przydatn¹ do celów modelowañ regio-nalnych czy poszukiwañ z³ó¿ gazu zamkniêtego, których wystêpowanie nie musi mieæ bezpoœrednich uwarunkowañ strukturalnych. W tym kontekœcie cenn¹ alternatywê, umo-¿liwiaj¹c¹ ci¹g³e przestrzenne rozpoznanie parametrów zbiornikowych, stanowi¹ krzywe zailenia (Vsh) i PHI. Dane te wykorzystano jako podstawowe do opracowania przed-stawianej wersji regionalnego modelu facjalno-zbiorniko-wego.
Modele 3D zailenia i porowatoœci opracowano z wyko-rzystaniem algorytmu stochastycznego Gaussian random
function simulation. Proces modelowania przestrzennego
uwarunkowano wynikami 3D modelowania facjalnego. Model facjalny by³ wykorzystywany w procesie estymacji modeli Vsh i PHI w dwojaki sposób, najpierw do doboru danych wejœciowych, a nastêpnie do przestrzennego stero-wania procesem estymacji. Do wagostero-wania procesu esty-macji wykorzystano równie¿ wyniki procedury Data
analysis, obejmuj¹ce transformacjê funkcji do rozk³adu
Gaussa. Ponadto model PHI skorelowano z modelem zaile-nia (Vsh), wykorzystuj¹c technikê co-krigingu.
Wyniki modelowania
Omawiany model przestrzenny obejmuje ca³y polski basen czerwonego sp¹gowca bez basenów peryferyjnych. W rezultacie, pomimo zastosowania bardzo wysokiej roz-dzielczoœci modelu (9 576 000 komórek), nie jest mo¿liwe czytelne przedstawienie zmiennoœci wy³¹cznie w formie diagramów 3D. Z tego powodu do bardziej szczegó³owej wizualizacji zmiennoœci wykorzystano w artykule przekro-je geologiczne „wciête” w model 3D (ryc. 4–8). Diagramy trójwymiarowe wykorzystano g³ównie do pogl¹dowego przedstawienia zmiennoœci omawianych parametrów (ryc. 4, 9, 10).
Uzyskane wyniki modelowania potwierdzaj¹ znane od lat prawid³owoœci utraty porowatoœci w g³êbokich strefach basenu na skutek kompakcji (Antonowicz, 1998a, b, 1999; Buniak i in., 1999; Iwanowska i in., 1999; Górecki, 2007) i oddzia³ywania procesów diagenetycznych, których prze-bieg i nastêpstwo czasowe nie zosta³o w pe³ni rozpoznane w polskiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca pomimo intensywnych badañ (np. Maliszewska, 1996; Kuberska, 2001, 2004; Biernacka i in., 2006; Papiernik i in., 2007c, 2008b; Maliszewska & Kuberska, 2008; Buniak i in., 2009). Znacz¹c¹ ró¿nice uzyskano w przestrzennym
®
Ryc. 3. Modelowana zmiennoœæ porowatoœci geofizycznej (PHI) w przedziale g³êbokoœciowym 2500–6500 m p.p.m.: A — osady
eolicz-nego systemu depozycyjeolicz-nego, B — osady jeziorne (playa), C — osady fluwialne
Fig. 3. Modeled variability of geophysical porosity (PHI) in the depth range 2500–6500m b.s.l.: A — eolian deposits, B — deposits of
P90 fluwialne P90 fluvial P90 fluwialne P90 fluvial P50 fluwialne P50 fluvial P50 fluwialne P50 fluvial P10 fluwialne P10 fluvial P10 fluwialne P10 fluvial œrednia – fluwialne average – fluvial œrednia – fluwialne average – fluvial
PHI œrednia – fluwialne
PHI average – fluvial
PHI œrednia – fluwialne
PHI average – fluvial wspó³czynnik porowatoœci porosity coefficient liczebnoœæ skumulowana (%) cumulated frequency (%) 0 0 0,04 0,04 0,08 0,08 0,12 0,12 0,16 0,16 0,20 0,20 0,24 0,24 0,28 0,28 0,32 0,32 0,36 0,36 0,40 0,40
C
0,02 0,02 0,06 0,06 0,10 0,10 0,14 0,14 0,18 0,18 0,22 0,22 0,26 0,26 0,30 0,30 0,34 0,34 0,38 0,38 PHI œrednia – playaPHI average – playa
P50 playa P50 playa P50 playa P50 playa P10 playa P10 playa P10 playa P10 playa P90 playa P90 playa P90 playa P90 playa œrednia – playa average – playa œrednia – playa average – playa
PHI œrednia – playa
PHI average – playa wspó³czynnik porowatoœci porosity coefficient liczebnoœæ skumulowana (%) cumulated frequency (%) 0 0 0,04 0,04 0,08 0,08 0,12 0,12 0,16 0,16 0,20 0,20 0,24 0,24 0,28 0,28 0,32 0,32 0,36 0,36 0,40 0,40
B
0,02 0,02 0,06 0,06 0,10 0,10 0,14 0,14 0,18 0,18 0,22 0,22 0,26 0,26 0,30 0,30 0,34 0,34 0,38 0,38 wspó³czynnik porowatoœci porosity coefficient liczebnoœæ skumulowana (%) cumulated frequency (%) 0 0 0,04 0,04 0,08 0,08 0,12 0,12 0,16 0,16 0,20 0,20 0,24 0,24 0,28 0,28 0,32 0,32 0,36 0,36 0,40 0,40 P90 eoliczne P90 eolian P10 eoliczne P10 eolian P50 eoliczne P50 eolian P50 eoliczne P50 eolian œrednia – eoliczne average – eolianPHI œrednie – eoliczne
PHI average – eolian
P90 eoliczne P90 eolian 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96
A
P10 eoliczne P10 eolian œrednia – eoliczne average – eolianPHI œrednie – eoliczne
PHI average – eolian
zasiêg utworów czewonego sp¹gowca extent of Rotliegend deposits izohipsy sp¹gu cechsztynu isohypses of bottom of Zechstein uskoki faults
odwzorowaniu zmiennoœci facjalnej, zailenia i porowato-œci warstw w s³abo rozwierconych strefach pogr¹¿enia osa-dów czerwonego sp¹gowca na g³êbokoœci przekraczaj¹cej 3000 m, w których w klasycznych rozwi¹zaniach kartogra-ficznych proces uœredniania bardzo obni¿a wartoœci poro-watoœci.
Zmiennoœæ facjalno-zbiornikow¹ w pó³nocnej czêœci ergu wschodniego oraz œrodkowej czêœci kujawskiego seg-mentu basenu centralnego przedstawiono na przekrojach 1 i 2 (ryc. 4–6). Wynik modelowania jest w tej strefie kon-trolowany danymi wejœciowymi z odwiertów Mala-nów-1, Wrzeœnia-IG1 i le¿¹cych nieco dalej na po³udnie, m.in. Brudzewek-1, Komorze-1, Witowo-1, Komorze-1, Polwica-1, Siekierki-3, Kórnik-1, Zaniemyœl-1 i £uszcza-nów-2. W pó³nocnej czêœci przekroju 1, zdominowanej przez playê i osady fluwialne, do kontroli modelu s³u¿¹ dane z odwiertów Byczyna-1 i Szubin-IG1. Strefa ta jest zdominowana przez utwory eoliczne, osi¹gaj¹ce maksymaln¹ mi¹¿szoœæ poni¿ej 1000 m w rejonie Wrzeœni. Sekwencja eoliczna zanurza siê szybko, osi¹gaj¹c pogr¹¿enie ok. 6000 m p.p.m. w odleg³oœci ok. 50 km na NE od Wrzeœni (ryc. 5). Osady eoliczne ulegaj¹ tu ca³kowitemu wyklino-waniu. W obrêbie sekwencji powszechne s¹ przewarstwie-nia osadów jeziornych, tworz¹cych równie¿ mi¹¿szy nadk³ad. W pod³o¿u osadów eolicznych w rejonie na pó³noc od Wrzeœni nastêpuje wyraŸny wzrost mi¹¿szoœci osadów
rzecznych, prawdopodobnie przewarstwionych wk³adka-mi osadów wydmowych. Na SW od Wrzeœni-IG1 w kie-runku wa³u wolsztyñskiego uwidacznia siê szybki spadek mi¹¿szoœci osadów górnego czerwonego sp¹gowca. W strefie krawêdzi wa³u wolsztyñskiego s¹ widoczne liczne prze-warstwienia osadów fluwialnych i eolicznych.
Ku zachodowi mi¹¿szoœæ osadów eolicznych spada, a rozbudowana zostaje zalegaj¹ca w sp¹gu sekwencja osa-dów fluwialnych z przewarstwieniami jeziornymi i eolicz-nymi. W stropowych partiach czerwonego sp¹gowca wystêpuje wk³adka rozbudowuj¹cych siê ku NW utworów plai (ryc. 6). Ku SE sekwencja eoliczna ulega stopniowe-mu wyklinowaniu (ok. 20 km na NE od Malanowa-1). W tej czêœci basenu osady wydmowe trac¹ homogenicz-noœæ i w centralnej czêœci profilu pojawiaj¹ siê mi¹¿sze przewarstwienia osadów jeziornych, udokumentowane w odwiercie Malanów-1. Najni¿sz¹ sekwencjê tworz¹ tu niejednorodne, mi¹¿sze osady fluwialne, prawdopodobnie
przewarstwione wk³adkami utworów wydmowych
(ryc. 6). Strop sekwencji eolicznej zalega w omawianej strefie na g³êbokoœci 3900–5500 m p.p.m., a sp¹g nie osi¹ga 6000 m p.p.m.
Przedstawiony model facjalny silnie determinuje zmiennoœæ parametrów zbiornikowych. Osady eoliczne cechuj¹ siê bardzo niskim zaileniem, z regu³y ni¿szym ni¿ 20% (ryc. 5, 6). Zailenie osadów jeziornych na ogó³ wynosi
WARSZAWA Kielce Wroc³aw Lublin £ódz Zielona Góra Poznañ Gorzów Wielkopolski Bia³ystok Bydgoszcz Szczecin Olsztyn Gdañsk Zamoœæ Che³m Bia³a Podlaska Siedlce Suwa³ki Kaliningrad S³upsk Koszalin Pi³a Legnica Wa³brzych Tarnobrzeg Radom £om¿a Skierniewice Piotrków Trybunalski Kalisz Sieradz P³ock W³oc³awek Ciechanów Elbl¹g Czêstochowa Jelenia Góra Przekrój 3 Section 3 Przekrój 4 Section 4 eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa
zasiêg utworów czewonego sp¹gowca extent of Rotliegend deposits
Ryc. 4. Lokalizacja przekrojów na tle trójwymiarowego modelu rozprzestrzenienia œrodowisk depozycyjnych utworów górnego
czerwo-nego sp¹gowca
50–65% i tylko w obrêbie wk³adek fluwialnych i eolicz-nych spada do odpowiednio ok. 25% i 15%. Porowatoœæ osadów plai jest na ogó³ bardzo niska, rzadko przekracza 2%. W sekwencji fluwialnej rozk³ady porowatoœci s¹ bar-dzo nieregularne. Ska³y o porowatoœci do 10% s¹ przewar-stwione wk³adkami o porowatoœci bliskiej zera. Osady jeziorne niemal w ca³oœci s¹ nieporowate, tylko we wk³adkach utworów fluwialnych i eolicznych porowatoœæ wzrasta do ok. 10%. W sekwencji zdominowanej przez utwory wydmowe ujawnia siê wyraŸne, pionowe zró¿nico-wanie rozk³adu porowatoœci. W rejonie Wrzeœni stosunko-wo dobra porowatoœæ (ponad 10%) wystêpuje przy stropie czerwonego sp¹gowca. Ni¿ej porowatoœæ ulega pogorsze-niu. W œrodkowych partiach sekwencji osadów eolicznych pojawia siê kolejny pakiet warstw o porowatoœci do ok. 15% (ryc. 5, 6). Ku do³owi uwidacznia siê spadek poro-watoœci nawet do poziomu ni¿szego ni¿ 5%. W p³ytszej strefie porowatoœæ osadów eolicznych wyraŸnie wzrasta, przekraczaj¹c miejscami 20% (ryc. 6, 9).
Zmiennoœæ utworów czerwonego sp¹gowca wzd³u¿ pó³nocnej krawêdzi basenu centralnego widaæ na przekroju 3 (ryc. 7). Model opiera siê w tej strefie na danych geofi-zycznych z odwiertu Byczyna-1, Szubin-IG1, Z³otów-2, Czaplinek-IG1 oraz po³o¿onych nieco dalej otworów
Wa³dowo Królewskie-1, Zabartowo-1, Zabartowo-2, Lip-ka-2, Okonek-1 i Pi³a-1. Profil czerwonego sp¹gowca w wy¿szej czêœci jest zdominowany przez utwory plai, a w ni¿szych partiach przez osady rzeczne z przewarstwie-niami jeziornymi. Dokumentowane w odwiertach wk³adki osadów wydmowych s¹ nieliczne i rozproszone. Okreœle-nie ich rzeczywistej pozycji i proporcji w tej czêœci modelu jest trudne. Na wiêkszoœci omawianego obszaru strop gór-nego czerwogór-nego sp¹gowca jest pogr¹¿ony na g³êbokoœæ ok. 4000 m p.p.m., wzrost pogr¹¿enie do ponad 6000 m p.p.m. uwidacznia siê na wschód od Byczyny-1. W oma-wianej strefie basenu profil czerwonego sp¹gowca niemal w ca³oœci cechuje siê du¿ym zaileniem i s³ab¹ porowato-œci¹. Praktycznie wszystkie osady jeziorne wykazuj¹ zaile-nie na poziomie oscyluj¹cym wokó³ 50% i porowatoœæ poni¿ej 5% (ryc. 7). Nieliczne stosunkowo mi¹¿sze i late-ralnie ci¹g³e poziomy, cechuj¹ce siê niskim zaileniem i po-rowatoœci¹ rzêdu 7–10%, wystêpuj¹ w œrodkowej partii profilu czerwonego sp¹gowca w rejonie Czaplinka-IG2. Nieznaczn¹ poprawê porowatoœci wk³adek fluwialnych mo¿na równie¿ zaobserwowaæ w rejonie Szubina-IG1. Widoczne w stropie sekwencji fluwialnej przewarstwienie ska³ o porowatoœci ok. 10% jest raczej ma³o wiarygodne ze wzglêdu na s³ab¹ kontrolê otworow¹.
odleg³oœæ [m] distance [m] 0 0 40000 40000 80000 80000 120000 120000 160000 160000 200000 200000 240000 240000 280000 280000 -2000 -4000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -2000 -4000 -6000 Witowo-1Wrzeœnia-IG1 Baranowice-1 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Porowatoœæ Porosity odleg³oœæ [m] distance [m] odleg³oœæ [m] distance [m] 0 0 40000 40000 80000 80000 120000 120000 160000 160000 200000 200000 240000 240000 280000 280000 -2000 -4000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -2000 -4000 -6000 Witowo-1Wrzeœnia-IG1 Baranowice-1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Zailenie Vsh Clay content 0 0 40000 40000 80000 80000 120000 120000 160000 160000 200000 200000 240000 240000 280000 280000 -2000 -4000 -6000 wa³ wolsztyñski Wolsztyn High wa³ wolsztyñski Wolsztyn High wa³ wolsztyñski Wolsztyn High g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa NE SW -2000 -4000 -6000 Witowo-1Wrzeœnia-IG1 Baranowice-1
Ryc. 5. Modelowana zmiennoœæ facjalno-zbiornikowa utworów czerwonego sp¹gowca w poznañskim sektorze ergu wschodniego i
kujawskim sektorze basenu centralnego (przekrój 1)
Fig. 5. Modeled variability of facies and reservoir properties of Upper Rotliegend deposits in Poznañ zone of the Eastern Erg and
Zmiennoœæ osadów czerwonego sp¹gowca w NW czê-œci basenu centralnego odzwierciedla przekrój 4 (ryc. 8). Model w tej strefie jest kontrolowany danymi geofizyczny-mi z odwiertów Czaplinek-IG2, Resko-1, Piaski-PIG2, Miêdzyzdroje-5 oraz le¿¹cych w wiêkszej odleg³oœci otworów Rymañ-1, S³owieñsko-1 i Œwidwin-3. Strop utworów czerwonego sp¹gowca w przedstawianej czêœci basenu jest pogr¹¿ony na g³êbokoœci 2800–4000 m p.p.m. W obrazie zaznacza siê rozleg³a antyklinalna kulminacja w rejonie Piaski-Rymañ i monoklinalne wyniesienie w brze-¿nej czêœci basenu. W marginalnej strefie basenu w profilu czerwonego sp¹gowca dominuj¹ osady fluwialne z nie-wielk¹ domieszk¹ osadów eolicznych, których udokumen-towana mi¹¿szoœæ w ca³ym sektorze pomorskim nie przekracza 50 m. Mi¹¿szoœæ sekwencji fluwialnej wzrasta ku SE, osi¹gaj¹c ponad 750 m na wschód od Reska-1. W centralnej czêœci obszaru osady fluwialne przykrywa sekwencja plai, której mi¹¿szoœæ rozbudowuje siê ku wschodowi do ok. 600 m. Wykszta³cenie facjalne wyró¿-nionych sekwencji w modelu stratygraficznym nie jest jednorodne — w profilu osadów jeziornych pojawiaj¹ siê liczne wk³adki fluwialne, natomiast sekwencja osadów rzecznych zawiera wiele przewarstwieñ osadów eolicz-nych i jezioreolicz-nych (Kiersnowski i in., 2008). Przewarstwie-nia eoliczne, ale tak¿e fluwialne w œrodkowej partii profilu
czerwonego sp¹gowca cechuj¹ siê stosunkowo niskim zaileniem ok. 20% i porowatoœci¹ rzêdu 5–12% (ryc. 8). Warstwy te prawdopodobnie wykazuj¹ ci¹g³oœæ lateraln¹ (ryc. 10). W rejonie Piasków-Rymania, gdzie udokumen-towano obecnoœæ gazu, s¹ one pogr¹¿one na stosunkowo niewielk¹ g³êbokoœæ — ok. 3600 m p.p.m. Jeszcze korzyst-niej przedstawiaj¹ siê rozk³ady zailenia i porowatoœci dalej na SE, gdzie mimo nieznacznego wzrostu pogr¹¿enia warstw nastêpuje prawdopodobnie rozbudowa mi¹¿szoœci potencjalnych ska³ zbiornikowych. Wk³adki potencjalnie zbiornikowych ska³ uwidaczniaj¹ siê równie¿ w najp³ytszej czêœci zbiornika, gdzie gazonoœnoœæ czerwonego sp¹gow-ca zosta³a potwierdzona m.in. dziêki odkryciu z³ó¿ Ciech-nowo czy Miêdzyzdroje. Problemem poszukiwañ w ca³ej strefie pomorskiej jest na ogó³ bardzo s³aba przepuszczal-noœæ (Papiernik i in., 2008b), utrudniaj¹ca odkrycie kon-wencjonalnych z³ó¿ gazu.
Podsumowanie
Wykonane modelowania nale¿y potraktowaæ jako wstêpne testy mo¿liwoœci przestrzennego modelowania rozk³adu potencjalnie zbiornikowych poziomów w basenie czerwonego sp¹gowca. W celu zwiêkszenia wiarygodnoœci modelu nale¿y dokonaæ reinterpretacji krzywych
geofi-Malanów-1 Wrzeœnia-IG1 0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -4000 -6000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Porowatoœæ Porosity Malanów-1 Wrzeœnia-IG1 0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -4000 -6000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Zailenie Vsh Clay content Malanów-1 Wrzeœnia-IG1 0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 NW SE odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -4000 -6000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa
Ryc. 6. Modelowana zmiennoœæ facjalno-zbiornikowa utworów czerwonego sp¹gowca wzd³u¿ pó³nocnej krawêdzi ergu wschodniego
(przekrój 2)
Fig. 6. Modeled variability of facies and reservoir properties of Upper Rotliegend sediments along northern margin of the Eastern Erg
zycznych z wszystkich odwiertów po³o¿onych w g³êbokiej czêœci basenu czerwonego sp¹gowca oraz dokonaæ pe³nej integracji wyników interpretacji krzywych geofizycznych z danymi laboratoryjnymi. Istotnym czynnikiem, mog¹cym zwiêkszyæ przydatnoœæ modelowania do poszukiwañ naf-towych, bêdzie wykorzystanie sejsmiki pod k¹tem inter-pretacji strukturalnej, tektonicznej oraz analizy atrybutów sejsmicznych. Wa¿nym elementem przysz³ych analiz powinny byæ przestrzenne modelowania szczelinowatoœci, w miarê mo¿liwoœci powi¹zane z modelowaniami geo-mechanicznymi. Szczególny wk³ad w rozpoznanie pra-wid³owoœci rozmieszczenia poziomów zbiornikowych o dobrej porowatoœci w g³êbokiej czêœci basenu mog³oby wnieœæ w³¹czenie w proces modelowañ 3D wyników analiz sedymentologiczno-petrograficznych, dotycz¹cych m.in. sk³adu ska³, obtoczenia sk³adników szkieletu ziarno-wego, charakterystyki i nastêpstwa czasowego procesów diagenetycznych maj¹cych wp³yw na utratê w³aœciwoœci zbiornikowych czy te¿ ich zachowanie pomimo pogr¹¿enia na g³êbokoœæ przekraczaj¹c¹ 5000 m (Seedhouse i in., 1996). Z tymi zagadnieniami bêdzie siê wi¹za³ bardzo znacz¹cy element przysz³ych analiz zmian przepuszczal-noœci, obejmuj¹cych równie¿ przestrzenn¹ estymacjê wspó³czynnika FZI — Flow Zone Index (Jarzyna i in., 2009). Ich wyniki pozwol¹ oceniæ, czy w g³êbokiej czêœci
basenu jest mo¿liwe odkrycie wy³¹cznie z³ó¿ gazu zamkniêtego, czy istniej¹ tu równie¿ strefy mog¹ce zawie-raæ z³o¿a konwencjonalne.
Wyniki uzyskane na obecnym etapie modelowania pozwalaj¹ na dokonanie ostro¿nego podsumowania pro-spekcyjnego. Zdominowana przez utwory eoliczna strefa pó³nocnego obrze¿enia ergu wschodniego, wzd³u¿ linii Obrzycko-Wrzeœnia-Malanów i dalej na pó³noc, cechuje siê wystêpowaniem znacznej iloœci przewarstwieñ o poro-watoœci rzêdu 5–15%. Ich jakoœæ, iloœæ i mi¹¿szoœæ spada ku pó³nocy wraz z g³êbokoœci¹ pogr¹¿enia. Wyniki mode-lowania wskazuj¹, ¿e dominuj¹ce warstwy porowatych piaskowców eolicznych i fluwialnych czêsto s¹ przewar-stwione wk³adkami „niezbiornikowymi” o porowatoœci poni¿ej 5%. W omawianej strefie g³êbszej analizy wyma-gaj¹ partie przysp¹gowe górnego czerwonego sp¹gowca i, byæ mo¿e, równie¿ osady dolnego czerwonego sp¹gow-ca (ryc. 5, 6, 9).
W pomorskim sektorze basenu centralnego dominuj¹ osady jeziorne oraz rzeczne. Nadziejê na wystêpowanie nagromadzeñ gazu daj¹ lokalne przewarstwienia s³abo zailonych (ok. 20%) piaskowców eolicznych i fluwialnych (o porowatoœci rzêdu 5–12%). Ze wzglêdu na po³o¿enie w strefie przysp¹gowej, blisko karboñskich ska³ macierzy-stych, mog¹ one byæ nape³nione gazem i tworzyæ tzw. sweet
Byczyna-1
Czaplinek-IG1 Z³otów-2 Szubin-IG1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 220000 220000 240000 240000 260000 260000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -4000 -6000 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Porowatoœæ Porosity Byczyna-1
Czaplinek-IG1 Z³otów-2 Szubin-IG1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 220000 220000 240000 240000 260000 260000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -4000 -6000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Zailenie Vsh Clay content Byczyna-1
Czaplinek-IG1 Z³otów-2 Szubin-IG1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 180000 180000 200000 200000 220000 220000 240000 240000 260000 260000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -6000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -4000 -6000 eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa NW SE
Ryc. 7. Modelowana zmiennoœæ facjalno-zbiornikowa utworów czerwonego sp¹gowca wzd³u¿ pó³nocnej krawêdzi basenu centralnego
(przekrój 3)
Fig. 7. Modeled variability of facies and reservoir properties of Upper Rotliegend sediments along northern margin of the Central Basin
spots. Prawdopodobieñstwo wystêpowania tego typu
nagromadzeñ na Pomorzu jest wysokie, na co wskazuje z³o¿e gazu Miêdzyzdroje czy niewielka akumulacja stwier-dzona w wierceniu Piaski-PIG2. Ze wzglêdu na z³o¿on¹ budowê geologiczn¹ uzyskanie wiarygodnego wyniku modelowania bêdzie w tym rejonie wymaga³o precyzyjnej interpretacji strukturalno-tektonicznej.
Przedstawione badania wykonano w 2009 r. w KSE AGH w ramach realizacji prac statutowych KSE AGH pt.
Wielowarian-towe, trójwymiarowe modele komputerowe zmiennoœci struktural-nej, facjalnej i petrofizycznej wybranych potencjalnych poziomów zbiornikowych w polskich basenach naftowych, zamówionych przez
Ministerstwo Œrodowiska i finansowanych ze œrodków NFOŒiGW. Regionalne mapy strukturalne i mi¹¿szoœciowe, wykorzystane do opracowania osnowy geometrycznej modelu 3D, wykonano w KSE w latach 2006–2008 w ramach realizacji tematu Zasoby
prognostyczne, nieodkryty potencja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego w Polsce,
zamówionego przez Ministerstwo Œrodowiska i finansowanego przez NFOŒiGW. Opracowano je z wykorzystaniem programu
ZMAP+, udostêpnionego AGH przez Halliburton w ramach umowy o wspieraniu dzia³alnoœci dydaktycznej i naukowej. Do opracowania modelu 3D wykorzystano program Petrel 2009 udostêpniony Wydzia³owi Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodo-wiska AGH przez SIS Schlumberger w ramach umowy o wspie-raniu dzia³alnoœci dydaktycznej i naukowej.
Literatura
ANTONOWICZ L. (red.) 1998a — Studium rozwoju tektonicznego po³udniowo-wschodniej czêœci monokliny przedsudeckiej w aspekcie powstania struktur i pu³apek tektonicznych. Arch. Geonafty, Warszawa. ANTONOWICZ L. (red.) 1998b — Analiza zmiennoœci cech zbiorni-kowych osadów fluwialnych czerwonego sp¹gowca w NW czêœci wa³u pomorskiego. Arch. Geonafty, Warszawa.
ANTONOWICZ L. (red.) 1999 — Ocena w³asnoœci zbiornikowych stropowych partii osadów czerwonego sp¹gowca. Rejon Roga-lin-Go³uchów. Arch. Geonafty, Warszawa.
Aurelian Oil & Gas PLC, Trzek-1, Polska, 2008 —
http://www.aureliano-il.com/media/10500/5%20lutego%202008%20r.pdf [dostêp dn. 25.03.2010]. BIERNACKA J., LEŒNIAK G. & BUNIAK A. 2006 — Wp³yw kompakcji i cementacji na w³aœciwoœci zbiornikowe piaskowców eolicznych czerwone-go sp¹czerwone-gowca z obszaru monokliny przedsudeckiej. Pr. Inst. Naft. i Gaz., 134.
Miêdzyzdroje-5 Piaski PIG-2Resko-1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 -4000 -5000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -3000 -4000 -5000 -3000 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Porowatoœæ Porosity
Miêdzyzdroje-5 Piaski PIG-2Resko-1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -5000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -3000 -4000 -5000 -3000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Zailenie Vsh Clay content
Miêdzyzdroje-5 Piaski PIG-2Resko-1
0 0 20000 20000 40000 40000 60000 60000 80000 80000 100000 100000 120000 120000 140000 140000 160000 160000 eoliczny eolian Systemy depozycyjne Deposition systems fluwialny fluvial playa odleg³oœæ [m] distance [m] -4000 -5000 g³êbokoœæ [m p.p.m.] depth [m b.s.l.] -3000 -4000 -5000 -3000 NW SE
Ryc. 8. Modelowana zmiennoœæ facjalno-zbiornikowa utworów czerwonego sp¹gowca wzd³u¿ NW krawêdzi basenu centralnego (przekrój 4) Fig. 8. Modeled variability of facies and reservoir properties of Upper Rotliegend sediments along NW margin of the Central Basin
®
Ryc. 9. Diagram p³otowy obrazuj¹cy dystrybucjê przestrzenn¹ warstw o porowatoœci >5% w pó³nocnej czêœci ergu wschodniego Fig. 9. Spatial distribution of layers with porosity >5%, northern part of the Eastern Erg
Ryc. 10. Diagram p³otowy obrazuj¹cy dystrybucjê przestrzenn¹ warstw o porowatoœci >5% w pomorskim sektorze basenu centralnego Fig. 10. Spatial distribution of layers with porosity >5%, Pomerania part of Central Basin
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15
izohipsy stropu czerwonego sp¹gowca isohypses of top of Rotliegend 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15
izohipsy stropu czerwonego sp¹gowca isohypses of top of Rotliegend
10 9
BUNIAK A. 2005 — Paleogeografia basenu schy³ku górnego czerwo-nego sp¹gowca. Arch. PGNiG S.A o. Pó³noc, Pi³a.
BUNIAK A., KIERSNOWSKI H. & KUBERSKA M. 2009 — Petro-graficzno-petrofizyczna charakterystyka piaskowców eolicznych strefy Siekierki-Winna Góra (ko³o Poznania) w aspekcie poszukiwañ z³ó¿ gazu zamkniêtego w osadach czerwonego sp¹gowca. Prz. Geol., 57, 4: 328–334. BUNIAK A., MIKO£AJEWSKI Z. & PROTAS A. 1999 — Analiza sedymentologiczna, facjalna i petrograficzna utworów górnego czerwonego sp¹gowca w rejonie Podrzewie-Kalwy-Dopiewo. Arch. PGNiG SA, Oœrodek Pó³noc w Pile.
BUNIAK A. & SOLARSKA A. 2004 — Wystêpowanie z³ó¿ wêglowo-dorów a wykszta³cenie litologiczno-facjalne utworów górnego czerwo-nego sp¹gowca na obszarze Pomorza Zachodniego (na przyk³adzie z³ó¿ Ciechnowo i S³awoborze). [W:] Basen permski Ni¿u Polskiego, czerwony sp¹gowiec, budowa i potencja³ zasobowy. Konferencja Nauk.-Tech. Pi³a, 23.04.2004. Wydaw. Nauk. Bogucki, Poznañ: 47–60.
BURZEWSKI W., GÓRECKI W., MAÆKOWSKI T., PAPIERNIK B. & REICHER B. 2009 — Zasoby prognostyczne — nieodkryty poten-cja³ gazu ziemnego w polskim basenie czerwonego sp¹gowca. Geol. AGH, 35: 123–128.
GERLING P., MAY F., SCHULZ H.M. & BERNER U. 2004 —
Under-ground storage of CO2. Models applied & further needs. BGR Hannover.
http://www.fz-juelich.de/ptj/datapool/IEA/19_gerling.pdf [dostêp dn. 25.03.2010].
GLENNIE K.W. 1990 — Introduction to petroleum geology of the North Sea. Blackwell, London.
GLENNIE K.W. 1997 — History of exploration of the southern North Sea. [In:] Ziegler K., Turner P., Daines S.R. (eds.) Petroleum geology of the southern North Sea: Future Potential. Geol. Soc. London Spe-cial. Publ., 123: 5–16.
GÓRECKI W. (red.) 2007 — Nowa strategia i perspektywy poszukiwañ z³ó¿ gazu ziemnego w osadach czerwonego sp¹gowca. Arch. KSE WGGiOŒ AGH, Kraków.
GÓRECKI W. (red.) 2008 — Zasoby prognostyczne, nieodkryty poten-cja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego w Polsce. CAG PIG, Warszawa.
HEIDBERG S. & SWINKLES W.J.A.M. 2001 — Probabilistic reserves estimation procedures. [In:] Guidelines for the evaluation of petroleum reserves and resources. Society of Petroleum Engineers: 41–52. HOCK M., KRAFT T., KLOAS F. & STOWE I. 1995 — Lithology and sandstone diagenesis types from petrophysical well logs: a tool for improved reservoir characterization in the Rotliegend formation, Permian basin, Northwestern Germany. First Break, 13, 11: 441–450. IWANOWSKA E., KO£ODZIEJCZYK Z., RUDNICKA J., WOJTOWICZ J. & ¯URAWEK E. 1999 — Studium rozwoju tektonicznego p³d. -wsch. czêœci Monokliny Przedsudeckiej w aspekcie powstawania struktur i pu³apek tektonicznych. Czêœæ II b: Ocena w³aœciwoœci zbiornikowych stropowych partii osadów czerwonego sp¹gowca rejon: Rogalin-Go³uchów. JARZYNA J., PUSKARCZYK E., BA£A M. & PAPIERNIK B. 2009 — Variability of the Rotliegend sandstones in the Polish part of the Southern Permian Basin — permeability and porosity relationships. Ann. Soc. Geol. Pol., 79, 1: 13–26.
KARNKOWSKI P.H. 1987 — Litostratygrafia czerwonego sp¹gowca w Wielkopolsce. Kwart. Geol., 31, 4: 643–672.
KARNKOWSKI P.H. 1996 — Historia termiczna a generacja wêglowodo-rów w rejonie Dobrzycy (Pomorze Zachodnie). Prz. Geol., 44: 349–357. KARNKOWSKI P. 1999 — Oil and gas deposits in Poland. Geosynop-tics Society GEOS, Kraków.
KIERSNOWSKI H. 1997 — Depositional development of the Polish Upper Rotliegend Basin and evolution of its sediment source areas. Geol. Quart., 41, 4: 433–456.
KIERSNOWSKI H. 1998 — Architektura depozycyjna basenu czerwo-nego sp¹gowca. [W:] Analiza basenów sedymentacyjnych Ni¿u Pol-skiego. Pr. Pañstw. Inst. Geo., 165: 113–128.
KIERSNOWSKI H. & BUNIAK A. 2006 — Evolution of the Rotlie-gend Basin of northwestern Poland. Geol. Quart., 50, 1: 119–138. KIERSNOWSKI H., SKOWROÑSKI L., LIS P., BUNIAK A. & SZEWCZYK J. 2008 — Zestawienie, przetwarzanie i geometryzacja zbiorów danych, konstruowanie modeli litostratygraficzno-mi¹¿szo-œciowych i petrofizycznych. [W:] Górecki W. (red.) Zasoby progno-styczne, nieodkryty potencja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego w Polsce. CAG PIG, Warszawa. KLETT T.R., AHLBRANDT T. S., SCHMOKER J.W. & DOLTON G.L. 1997 — Ranking of the oils and gas provinces by known petro-leum volume. USGS Open File Report: 97–463.
KUBERSKA M. 2001 — Spoiwa ilaste piaskowców czerwonego sp¹gowca w kujawsko-pomorskim segmencie bruzdy œrodkowopolskiej. Prz. Geol., 49: 345. KUBERSKA M. 2004 — Diageneza osadów czerwonego sp¹gowca w strefie Szczecinek-Bydgoszcz (Pomorze Zachodnie). Biul. Pañstw. Inst. Geol., 411: 87–153.
LEVEILLE G.P., KNIPE R.J., MORE C., ELLIS D., DUDLEY G., JONES G., FISHER Q.J. & ALLINSON G. 1997a — Compartmentalization of Rotliegendes gas reservoirs by sealing faults, Jupiter Fields Area, Southern North Sea. [In:] Ziegler K., Turner P. & Daines S.R. (eds.)
Petroleum geology of the southern North Sea: Future potential. Geol. Soc. London Special. Publ., 123: 87–104.
LEVEILLE G.P., PRIMMER T.J., DUDLEY G., ELLIS D. & ALLINSON G.J. 1997b — Diagenetic controls on reservoir quality in Permian Rotlie-gendes Sandstones, Jupiter Fields Area, Southern North Sea. [In:] Ziegler K., Turner P. & Daines S.R. (eds.) Petroleum geology of the Southern Nor-th Sea: Future potential. Geol. Soc. London Special. Pub., 123: 105–122. MALISZEWSKA A. 1996 — Wybrane zagadnienia diagenezy ska³ kla-stycznych. Prz. Geol., 44, 6: 586–595.
MALISZEWSKA A. & KUBERSKA M. 2008 — Spoiwa ska³ górnego czerwonego sp¹gowca w zachodniej czêœci Ni¿u Polskiego w ujêciu kartograficznym. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 429.
New Discovery: Tight Gas Well Leer Z4, 2005 — http://www.winters -hall.mobi/200.html?&L=0 [dostêp dn. 25.03.2010].
NOWICKA A. & WOLNOWSKA-ŒLEMP M. 2004 — Charakterystyka utworów górnego czerwonego sp¹gowca i ich potencja³ zasobowy na Pomorzu. [W:] Basen permski Ni¿u Polskiego, czerwony sp¹gowiec, budowa i potencja³ zasobowy. Konferencja Nauk.-Tech. Pi³a, 23.04.2004. Wydaw. Nauk. Bogucki, Poznañ: 39–45.
PAPIERNIK B., BOTOR D., S£UPCZYÑSKI K., MACHOWSKI G. & MACHOWSKI W. 2007a — Analiza dotychczasowych wyników poszuki-wañ z³ó¿ gazu ziemnego w osadach czerwonego sp¹gowca. [W:] Górecki W. (red.) Nowa strategia i perspektywy poszukiwañ z³ó¿ gazu ziemnego w osadach czerwonego sp¹gowca. Arch. KSE WGGiOŒ AGH, Kraków. PAPIERNIK B., £APINKIEWICZ P. & GÓRECKI W. 2007b —Petrof-izyczne uwarunkowania ropo-gazonoœnoœci utworów dewonu i karbonu w po³udniowej czêœci niecki miechowskiej w œwietle wyników mode-lowañ komputerowych. Geol. AGH, 33, 4: 341–374.
PAPIERNIK B., PROTAS A., SEMYRKA R. & ZAJ¥C A. 2007c — Diagenetic processes versus reservoir properties od Rotliegendes sandsto-nes. [In:] The new strategy and perspectives of natural gas fields explo-ration in Rotliegendes deposits. Arch. KSE, WGGiOŒ AGH, Kraków. PAPIERNIK B., BUNIAK A., HAJTO M., KIERSNOWSKI H., ZYCH I., MACHOWSKI G. & JASNOS J. 2008a — Model pojemnoœciowy utworów czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego na podsta-wie laboratoryjnych badañ petrofizycznych i interpretacji geofizyki wiertniczej. [W:] Górecki W. (red.) Zasoby prognostyczne, nieodkryty potencja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego w Polsce. CAG PIG, Warszawa.
PAPIERNIK B., HAJTO M., GÓRECKI W., S£UPCZYÑSKI K., MACHOWSKI G., KRACH J., ZAJ¥C A., GANCARZ M., JASNOS J., ZYCH I. & SZCZYGIE£ M. 2008b — Zestawienie, przetwarzanie i geometryzacja zbiorów danych, konstruowanie modeli litostratygraficzno--mi¹¿szoœciowych i petrofizycznych. [W:] Górecki W. (red.) Zasoby pro-gnostyczne, nieodkryty potencja³ gazu ziemnego w utworach czerwonego sp¹gowca i wapienia cechsztyñskiego w Polsce. CAG PIG, Warszawa. PAPIERNIK B., MACHOWSKI G., S£UPCZYÑSKI K. & SEMYRKA R. 2009a — Geologiczny model rejonu akumulacji ropno-gazowej Lubiatów-Miêdzychód-Grotów (LMG). Geol. AGH, 35: 175–182. POKORSKI J. 1981 — Propozycja formalnego podzia³u litostratygraficz-nego czerwolitostratygraficz-nego sp¹gowca na Ni¿u Polskim. Kwart. Geol., 25, 1: 41–58. POKORSKI J. 1998 — Perspektywy wystêpowania z³ó¿ gazu ziemne-go w utworach czerwoneziemne-go sp¹ziemne-gowca. [W:] Analiza basenów sedy-mentacyjnych Ni¿u Polskiego. Pr. Pañstw. Inst. Geol., 165: 293–298. POPRAWA P. & KIERSNOWSKI H. 2008 — Perspektywy poszuki-wañ z³ó¿ gazu ziemnego w ska³ach ilastych oraz gazu ziemnego zamkniêtego w Polsce. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 429: 145–152. POSZYTEK A. 2007 — Sedimentary processes diversifying of reservoir properties of the Upper Rotliegend deposits in the Fore-Sudetic Monocline.
[In:] EAGE 69thConference & Exhibition, London, UK, 11–14.06.2007.
ROSS J.G. 2001 — Petroleum resources classifications and definitions. [In:] Guidelines for the evaluation of petroleum reserves and resources. Society of Petroleum Engineers: 7–24.
SEEDHOUSE J., BURLEY S. & WAKEFIELD M. 1996 — Porosity evolution in aeolian Rotliegend Sandstones from the Polish Central Trough. British Gas, Research & Technology.
SHANLEY K.W., CLUFF R.M. & ROBINSON J.W. 2004 — Factors controlling prolific gas production from low-permeability sandstone reservoirs: Implications for resource assessment, prospect deve-lopment, and risk analysis. AAPG Bull., 88, 8: 1083–1121. SWINKLES W.J.A.M. 2001 — Aggregation of reserves. [In:] Guidelines for the evaluation of petroleum reserves and resources. Society of Petroleum Engineers: 53–72.
WOLNOWSKI T. 2004 — Prognoza zasobnoœci czerwonego sp¹gowca w basenie permskim Ni¿u Polskiego w œwietle nowych technik poszu-kiwawczych. [W:] Basen permski Ni¿u Polskiego, czerwony sp¹gowiec, budowa i potencja³ zasobowy. Konferencja Nauk.-Tech. Pi³a, 23.04.2004. Wydaw. Nauk. Bogucki, Poznañ: 17–30.
WÓJCICKI A. (red.) 2009 — Opracowanie i rozpoznanie formacji i
struktur do bezpiecznego sk³adowania CO2wraz z ich programem
monitorowania. CAG PIG, Warszawa. Praca wp³ynê³a do redakcji 8.02.2010 r. Po recenzji akceptowano do druku 10.02.2010 r.
