Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Potencjał występowania złóż gazu ziemnego w łupkach dolnego paleozoiku w basenie bałtyckim i lubelsko-podlaskim

Treść / Zawartość
Warianty tytułu
Shale gas potential of the Lower Palaeozoic complex in the Baltic and Lublin-Podlasie basins (Poland)
Języki publikacji
The Lower Palaeozoic basin at the western slope of the East European Craton (EEC) (Fig. 1) is currently recognized as one of the most interesting areas for shale gas exploration in Europe. The Upper Ordovician and/or Lower Silurian graptolitic shale is here the major potential reservoir formation (Figs. 2, 3) (Poprawa & Kiersnowski, 2008; Poprawa, 2009). Moreover, the Upper Cambrian to Tremadocian Alum shale is an additional target locally in the northern part of the Baltic Basin. These sediments are often rich in organic matter (Klimuszko, 2002; Poprawa & Kiersnowski, 2008; Więcław et al., 2010; Skręt & Fabiańska, 2009), as well as silica. Limited data from two wells in the western part of the Baltic Basin show silica contents up to 60-70% (Fig. 4) (Krzemiński & Poprawa, 2006). The advantage of the Lower Palaeozoic shale from the western slope of EEC is its broad lateral extend (Fig. 1) and relatively quiet tectonic setting. The later is particularly true in the case of the Baltic Basin and Podlasie Depression. Structural development becomes to some extent more complex in the case of the Lublin region, where the Lower Palaeozoic shale appears affected by late Famennian to early Visean block tectonics. Development of the organic rich Lower Palaeozoic shale at the western slope of EEC was controlled by several factors. Very important was here the rate of non-organic detritus deposition (Fig. 5). The other factors included organic productivity of the basin, its subsidence, relative sea level changes, basin bathymetry, geochemical conditions at the sea bottom (especially oxygenation), degree of bioturbation, presence of topographic barriers at the sea bottom, leading to development of isolated anoxic zones, sea currents configuration, and climate changes. Organic matter of the Lower Palaeozoic is characterized by presence of II type of kerogen. Appearance of the organic-rich shale within the Lower Palaeozoic section at the western slope of the EEC is diachronic (Fig. 6). From NW towards east and SE, the intervals richest in organic appear related to systematically younger strata, starting from the Upper Cambrian to Tremadocian, as well as the Upper Llanvirn and Caradoc in the Łeba Elevation (northern onshore Baltic Basin; Fig. 7). In central parts of the Baltic Basin and Podlasie Depression as well as NW part of the Lublin region, the intervals richest in organic matter are found in the Llandovery section, while in the eastern part of the Baltic Basin and SE part of the Lublin region the highest TOC contents are found in the Wenlock. Therefore, depending on location at the western slope of EEC, different formations are recognized as the targets for shale gas exploration. The Upper Cambrian to Tremadocian shale, present only in the northern part of the Baltic Basin, is characterized by very high contents of organic matter, with average value for individual sections usually ranging from 3 to 12% TOC. This shale formation is, however, of very limited thickness, not higher than several meters in the onshore part of the basin (Szymański, 2008; Więcław et al., 2010). In onshore part of the studied area, thickness of the Caradoc shale changes from a few meters up to more than 50 m (Modliński & Szymański, 1997, 2008). Contents of organic matter in these sediments are the highest in the Łeba Elevation zone and the basement of the Płock-Warszawa trough, where average TOC contents in individual well sections range from 1% to nearly 4%. Ashgill rocks are characterized by high TOC contents only in the Łeba Elevation zone, where average TOC values for individual well sections rise up to 4,5% at the most. Llandovery shale has high TOC contents, particularly in its lower part, throughout vast parts of the western slope of EEC. The maximum measured TOC contents in those rocks in Podlasie Depression are nearly 20%. Average TOC values for individual sections of the Llandovery are usually equal 1% do 2,5%, except for the Podlasie Depression, where they may reach as much as 6%. Thickness of the Llandovery shale generally increases from east to west to approximately 70 m at the most. However, in the major part of that area it ranges from 20 to 40 m (Modliński et al., 2006). Thickness of theWenlock sediments is also highly variable laterally, from less than 100 m in SE part of the Lublin region to over 1000 m in western part of the Baltic Basin. Average content of organic matter in individualWenlock sections in central and western parts of the Baltic Basin and the Podlasie Depression usually ranges from 0,5% to 1,3% TOC. In the eastern part of the Baltic Basin and in the Lublin region it is higher, rising to about 1-1,7% TOC. The above mentioned TOC values show the present day content of organic matter, which is lower than the primary one. The difference between the present and primary TOC contents increases along with increasing thermal maturity. It is also highly dependant on genetic type of kerogen. Taking into account the II type of kerogen from the analyzed sediments, it may be stated that in the zones located in the gas window the primary TOC was at least one-half greater than indicated by laboratory measurements. From the shale gas point of view, the basins at the western slope of EEC are characterized by a negative relation between depth at present day burial and thermal maturity (Poprawa & Kiersnowski, 2008). In the zones with burial depth small enough to keep exploration costs at very low level (Fig. 8), thermal maturity of shales is too low for gas generation (Figs. 9, 12a). Maturity increases westwards (Fig. 8) along with depth of burial (Fig. 9). Thus, the potential shale gas accumulations in the western part of the studied area occur at depths too high for commercial gas exploration and exploitation (Fig. 12b). Between of the zone of maturity too low for shale gas development and that where depth of burial is too large for its exploration, there occurs a broad zone of the Lower Palaeozoic shale with increased shale gas exploration potential (Fig. 13) (Poprawa & Kiersnowski, 2008; Poprawa, 2009). In that area, there are shale intervals of relatively high thickness and average TOC exceeding 1-2% TOC (Fig. 7, 10, 12c). Thermal maturity of these rocks appears sufficient for generation of gas (Fig. 9, 10), and results of well tests for deeper-seated conventional reservoirs suggest good quality of dry gas with no nitrogen (Fig. 12c). It should be noted that some gas shows have been recorded in the Lower Palaeozoic shale. Moreover, depth of burial is not too large for commercial shale gas exploration (Fig. 8, 10). Hydrocarbon shows and their composition in the Lower Palaeozoic are strictly related to thermal maturity of the source rock. In the zones of low maturity, these are almost exclusively oil shows documented. Further westwards, in the zone transitional to the gas window area, gas is wet and contains significant contribution of hydrocarbon gases higher than methane.Within the gas window zone, the records are almost exclusively limited to methane shows. Moreover, within the zones of low maturity high nitrogen contents were recorded (Poprawa, 2009). In the zones characterized by thermal maturity in the range from 0,8 to 1,1% Ro and very high TOC contents (over 15% at the most), there is a potential for oil shale exploration. The zones with the highest oil shale potential include eastern Baltic Basin in SW Lithuania and NE part of the Podlasie Depression. Some data necessary for entirely firm estimations of potential shale gas resources of the Lower Palaeozoic complex in Poland are still missing. However, preliminary estimates indicate that these shale gas resources may possibly be classified as gigantic (1,400-3,000 bln m3 of recoverable gas; Fig. 15). For comparison, resources of conventional gas in Poland are equal to 140,5 bln m exp.3, and annual domestic gas consumption is at the level of 14 bln m exp. 3. However, it should be noted that some characteristics of the Lower Palaeozoic complexes indicate increased exploration risk. The average TOC contents are here lower than in classic examples of gas shales, like e.g. Barnett shale. Moreover, in the zone of optimal burial depth (less than 3000–3500 m) thermal maturity is lower than in the case of the Barnett shale core area. An important risk factor is also both a limited amount and limited resources of conventional gas fields in the Lower Palaeozoic complex (Fig. 13). Amount and intensity of gas shows in the Lower Palaeozoic shale are also relatively low, and there is no evidences for presence of overpressure in this complex. In the eastern part of western slope of the EEC, there appears an additional risk factor-arelatively high content of nitrogen in gas.
Opis fizyczny
Bibliogr. 70 poz., rys., wykr.
  • AREŃ B., JAWOROWSKI K., JUSKOWIAKOWA M., LENDZION K. & WICHROWSKA M. 1979-The Vendian and Lower Cambrian in the Polish part of the East European platform. Biul. Inst. Geol., 318: 43-57.
  • AREŃ B. & DEPOWSKI S. 1965 - Przejawy gazu w eokambrze obniżenia podlaskiego. Kwart. Geol., 9: 17-25.
  • BHARATI S., LARTER S. & HORSFIELD B. 1992 - The unusual source potential of the Cambrian Alum Shale in Scandinavia as determined by quantitative pyrolysis methods. [W:] Spencer A.M (red.), Generation, Accumulation and Production of Europe's hydrocarbon II. Spec. Publ. EAPG, Springer: 103-110.
  • BOJARSKI L. 1996 - Atlas hydrochemiczny i hydrodynamiczny paleozoiku i mezozoiku oraz ascenzyjnego zasolenia wód podziemnych na Niżu Polskim. Państw. Inst. Geol.
  • BOTOR D., KOTARBA M. & KOSAKOWSKI P. 2002 - Petroleum generation in the Carboniferous strata of the Lublin Trough (Poland): an integrated geochemical and numerical modelling approach. Org. Geochem., 33: 461-476.
  • BUNIAK A., KWOLEK K., KIERSNOWSKI H. & KUBERSKA M. 2008 - Perspektywy odkrycia złóż gazu ziemnego (typu tight gas) w piaskowcach eolicznych w basenie górnego czerwonego spągowca. Pr. Inst. Gór. Naft. i Gaz., 150: 61-66.
  • BUNIAK A., KUBERSKA M. & KIERSNOWSKI H. 2009 - Petrograficzno-petrofizyczna charakterystyka piaskowców eolicznych strefy Siekierki-Winna Góra (koło Poznania) w aspekcie poszukiwań złóż gazu zamkniętego w osadach czerwonego spągowca. Prz. Geol., 57: 328-334.
  • DEPOWSKI S. 1962 - Znaczenie bezpośrednich śladów ropy naftowej i gazu ziemnego dla oceny perspektyw ropo- i gazonośności obszarów poszukiwawczych. Wiad. Naftowe, 8(10): 217-219.
  • DEPOWSKI S. & KRÓLICKA J. 1964 - Ślady ropy naftowej i gazu ziemnego na Niżu Polskim oraz ich znaczenie dla poszukiwań naftowych. Kwart. Geol., 8: 171-188.
  • DOMŻALSKI J., GÓRECKI W., MAZUREK A., MYŚKO A., STRZETELSKI W. & SZAMAŁEK K. 2004 - The prospects for petroleum exploration in the eastern sector of Southern Baltic as revealed by sea bottom geochemical survey correlated with seismic data. Prz. Geol., 52(8/2): 792-799.
  • DROP K. & KOZŁOWSKI M. 2010 - Rola geofizyki wiertniczej w określeniu zasobów gazu ziemnego w łupkach. Prz. Geol., 58: 263-265.
  • GALE J.F.W., REED R.M. & HOLDER J. 2007 - Natural fractures in the Barnett Shale and their importance for hydraulic fracture treatments. AAPG Bull., 91(4): 603-622.
  • GÓRECKI W., LAPINSKAS P., LASHKOV E., LASHKOVA L., REICHER B., SAKALAUSKAS K. & STRZETELSKI W. 1992 - Petroleum perspectives of the Balic Syneclise. Polish J. Min. Res., 1: 65-88.
  • GROTEK I. 2006 - Dojrzałość termiczna materii organicznej z utworów pokrywy osadowej pomorskiego odcinka TESZ, basenu bałtyckiego oraz obszarów przyległych. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 253-270.
  • HADRO J. 2010 - Strategia poszukiwań złóż gazu ziemnego w łupkach. Prz. Geol., 58: 250-258.
  • JARVIE D. 2009 - Using geochemistry to assess unconventional shale resources plays. Materiały: AAPG Winter Education Program, 12-13.02.2009, Huston, USA.
  • JARVIE D.M., HILL R.J., RUBLE T.E. & POLLASTRO R.M. 2007 - Unconventional shale-gas systems: The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment. AAPG Bull., 91(4): 475-499.
  • JAWOROWSKI K. 1971 - Sedimentary structures of the Upper Silurian siltstones in the Polish Lowlands. Acta Geol. Pol., 21(4): 519-571.
  • JAWOROWSKI K. 1997 - Warunki depozycji ciał piaszczystych kambru dolnego i środkowego w polskiej części platformy wschodniśuropejskiej. Biul. Państw. Inst. Geol., 377: 1-118.
  • JAWOROWSKI K. 2000-Facies analysis of the Silurian shale-siltstone succession in Pomerania (northern Poland). Geol. Quart., 44(3): 297-316.
  • JAWOROWSKI K. & MODLIŃSKI Z. 1968-Dolnosylurskie wapienie gruzłowe w północno-wschodniej Polsce. Geol. Quart., 12(3): 493-506.
  • JUSKOWIAKOWA. M. 1971 - Bazalty wschodniej Polski. Biul. Inst. Geol., 245: 173-252.
  • KADŪNIENÈ E. 2001 - Organic matter in the oil source rocks. [W:] Zdanavičiūté O. & Sakalauskas K. (red.), Petroleum Geology of Lithuania and Southeastern Baltic. Institute of Geology, Vilnius: 96-118.
  • KANEV S., MARGULIS L., BOJESEN-KOEFOED J. A., WEILW.A., MERTA H. & ZDANAVIÈIÛTË O. 1994 - Oils and hydrocarbon source rocks of the Baltic syneclise. Oil and Gas J., 92: 69-73.
  • KARNKOWSKI P. 1993 - Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce. Tom 1 - Niż Polski. Tow. Geosynopt. GEOS AGH, Kraków.
  • KARNKOWSKI P. H. 2003a - Karboński etap rozwoju basenu lubelskiego jako główne stadium generacji węglowodorów w utworach młodszego paleozoiku Lubelszczyzny - wyniki modelowań geologicznych (PetroMod). Prz. Geol., 51(9), 783-790.
  • KARNKOWSKI P. H. 2003b - Modelowanie warunków generacji węglowodorów w utworach starszego paleozoiku na obszarze zachodniej części basenu bałtyckiego. Prz. Geol., 51: 756-763.
  • KLIMUSZKO E. 2002 - Utwory syluru południowo-wschodniej Polski jako skały potencjalnie macierzyste dla dewońskich rop naftowych. Biul. Państw. Inst. Geol., 402: 75-100.
  • KOTAS A. (ed.) 1994 - Coal-bed Methane Potential of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Pr. Państw. Inst. Geol., 142.
  • KRZEMIŃSKI L. & POPRAWA P. 2006 - Geochemia klastycznych osadów ordowiku i syluru ze strefy Koszalin-Chojnice i zachodniej części basenu bałtyckiego. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 123-147.
  • LENDZION K. 1983 - Rozwój kambryjskich osadów platformowych Polski. Pr. Inst. Geol., 105: 1-55.
  • LEWAN M.D. & BUCHARDT B. 1989 - Irridiation of organic mater by uraniom decay in the Alum Shale, Sweden. Geochim. Cosmochim. Acta, 53: 1307-1322.
  • LIS P. 2010 - Drobnoziarniste osady górnoordowicko-dolnosylurskie basenu podlasko-lubelskiego. Prz. Geol., 58: 259-262.
  • MAJOROWICZ J. A., MAREK S. & ZNOSKO J. 1984 -Paleogeothermal gradients by vitrinite reflectance data and their relation to the present geothermal gradient patterns of the Polish Lowland. Tectonophysics, 103: 141-156.
  • MODLIŃSKI Z. 1982-Rozwój litofacjalny i paleotektoniczny ordowiku na obszarze platformy prekambryjskiej w Polsce. Pr. Inst. Geol., 52: 1-65.
  • MODLIŃSKI Z. & SZYMAŃSKI B. 1997-The Ordovician lithostratigraphy of the Peribaltic Depression (NE Poland). Geol. Quart., 41(3): 273-288.
  • MODLIŃSKI Z. & SZYMAŃSKI B. 2008 - Litostratygrafia ordowiku w obniżeniu podlaskim i w podłożu niecki płocko-warszawskiej (wschodnia Polska). Biul. Państw. Inst. Geol., 430: 79-112.
  • MODLIŃSKI Z., NEHRING-LEFELD M. & RYBA J. 1994 -The Early Palaeozoic Complex in the Polish Part of the Baltic Sea. Z. Geol. Wiss., 22(1/2): 227-234.
  • MODLIŃSKI Z., SZYMAŃSKI B. & TELLER L. 2006 -Litostratygrafia syluru polskiej części obniżenia perybałtyckiego - część lądowa i morska (N Polska). Prz. Geol., 54: 787-796.
  • MOLENAAR N., ČYŢIENË J. & ŠLIAUPA S. 2007 - Quartz cementation mechanisms and porosity variation in Baltic Cambrian sandstones. Geol., 195: 135-159.
  • NEHRING-LEFELD M., MODLIŃSKI Z. & SWADOWSKA E. 1997 - Thermal evolution of the Ordovician in the western margin of the East-European Platform: CAI and Ro data. Geol. Quart., 41(2): 129-138.
  • PODHALAŃSKA T. & MODLIŃSKI Z. 2006- Stratygrafia i wykształcenie facjalne osadów ordowiku i syluru strefy Koszalin-Chojnice; podobieństwa i różnice z obszarami zachodniej krawędzi kratonu wschodniśuropejskiego i Rugii. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 39-78.
  • POLLASTRO R.M. 2007 - Total petroleum system assessment of undiscovered resources in the giant Barnett Shale continuous (unconventional) gas accumulation, Fort Worth Basin, Texas. AAPG Bull., 91(4): 551-578.
  • POPRAWA P. 2006a - Neoproterozoiczny rozpad superkontynentu Rodinii/Pannotii - zapis w rozwoju basenów osadowych na zachodnim skłonie Baltiki. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 165-188.
  • POPRAWA P. 2006b - Rozwój kaledońskiej strefy kolizji wzdłuż zachodniej krawędzi Baltiki oraz jej relacje do basenu przedpola. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 189-214.
  • POPRAWA P. 2009 - Potential for Gas Shale Exploration in the Upper Ordovician-Silurian and Lower Carboniferous Source Rocks in Poland. AAPG Ann. Convent. & Exhibit., 7-10.06.2009, Denver, Colorado, USA, Abstrakt Volume.
  • POPRAWA P. 2010a - System węglowodorowy z gazem ziemnym w łupkach - północnoamerykańskie doświadczenia oraz europejskie perspektywy. Prz. Geol., 58: 216-225.
  • POPRAWA P. 2010b - Poszukiwania złóż gazu ziemnego w łupkach (shale gas) w Polsce. Wiad. Naft. Gazow., 2(142): 11-15.
  • POPRAWA P. & GROTEK I. 2005 - Revealing palaeo-heat flow and paleooverpressures in the Baltic Basin from thermal maturity modelling. Miner. Soc. Poland, Sp. Papers, 26: 235-238.
  • POPRAWAP. & KIERSNOWSKI H. 2008-Perspektywy poszukiwań złóż gazu ziemnego w skałach ilastych (shale gas) oraz gazu ziemnego zamkniętego (tight gas) w Polsce. Biul. Państw. Inst. Geol., 429: 145-152.
  • POPRAWA P. & PACZEŚNA J. 2002 - Rozwój ryftu w późnym neoproterozoiku- wczesnym paleozoiku na lubelsko-podlaskim skłonie kratonu wschodniśuropejskiego - analiza subsydencji i zapisu facjalnego. Prz. Geol., 50(1): 49-63.
  • POPRAWA P. & ŻYWIECKI M.M. 2005 - Heat transfer during development of the Lublin Basin (SE Poland): maturity modelling and fluid inclusion analysis. Miner. Soc. Poland, Sp. Papers, 26: 239-248.
  • POPRAWA P., ŠLIAUPA S., STEPHENSON R.A. & LAZAUSKIENË J. 1999 - Late Vendian-Early Palaeozoic tectonic evolution of the Baltic Basin: regional implications from subsidence analysis. Tectonophysics, 314: 219-239.
  • POPRAWA P., LIAUPA S. & SIDOROV V. 2006 - Późnosylursko- wczesnodewońska śródpłytowa kompresja na przedpolu kaledońskiego orogenu (centralna część basenu bałtyckiego) - analiza danych sejsmicznych. Pr. Państw. Inst. Geol., 186: 215-224.
  • SCHLEICHER M., KÖSTER J., KULKE H. & WEIL W. 1998-Reservoir and source rock characterization of the Early Palaeozoic interval in the Peribaltic Syneclise, northern Poland. J. Petrol. Geol., 21: 33-56.
  • SIKORSKA M. 1998 - Rola diagenezy w kształtowaniu przestrzeni porowej piaskowców kambru z polskiej części platformy wschodniśuropejskiej. Pr. Państw. Inst. Geol., 164: 1-66.
  • SKRĘT U. & FABIAŃSKA M. J. 2009 - Geochemical characteristics of organic matter in the Lower Palaeozoic rocks of the Peribaltic Syneclise (Poland). Geochem. J., 43(5): 343-369.
  • STOLARCZYK F., STOLARCZYK J., WYSOCKA H. & BUCHELT M. 1997-Strefy perspektywiczne dla występowania węglowodorów w kambrze lubelsko-podlaskiej części starej platformy. Prz. Geol., 45: 171-175.
  • STOLARCZYK F., STOLARCZYK J. & WYSOCKA H. 2004 - Perspektywiczne obszary poszukiwań węglowodorów w kambrze polskiej części platformy wschodniśuropejskiej. Prz. Geol., 52: 403-412.
  • STRZETELSKI W. 1979 - Litofacja i szczelinowatość roponośnych utworów kambru w syneklizie perybałtyckiej. Pr. Geol. Komis. Nauk. Geol. PAN Krak., 116: 93.
  • SWADOWSKA E. & SIKORSKA M. 1998-Historia pogrzebania skał kambru na podstawie refleksyjności macerałów witrynitopodobnych w polskiej części platformy wschodniśuropejskiej. Prz. Geol., 46(8): 699-706.
  • SZYMAŃSKI B. 2008 - Zapis litologiczny i mikrofacjalny osadów euksynicznych kambru górnego i tremadoku obniżenia bałtyckiego (północna Polska). Biul. Państw. Inst. Geol., 430: 113-154.
  • TOMCZYK H. 1976 - Rozwój litofacjalny syluru w zachodniej części syneklizy perybałtyckiej. Biul. Inst. Geol., 270: 109-130.
  • TOMCZYKOWA E. 1988 - Silurian and Lower Devonian BiostratygraphY and Palaeoecology in Poland. Biul. Inst. Geol., 359: 21-41.
  • WIĘCŁAW D., KOTARBA M., KOSAKOWSKI P. & KOWALSKI A. 2010-Habitat and hydrocarbon potential of the Lower Palaeozoic source rocks of the Polish sector of the Balic Sea. Geol. Quart. (w druku).
  • ZDANAVIČIŪTÈ O. & BOJESEN-KOEFOED J.A. 1997 - Geochemistry of Lithuanian oils and source rocks: a preliminary assessment. J. Petrol. Geol., 20: 381-402.
  • ZDANAVIČIŪTÉ O. & LAZAUSKIENE J. 2007 - The petroleum potential of the Silurian succession in Lithuania. J. Petroleum Geology, 30(4): 325-337.
  • ZDANAVIÈIÛTË O. & SWADOWSKA E. 2002 - Petrographic and pyrolysis-gas chromatography investigations of the Lower Palaeozoic organic matter of Lithuania. Geologija, 40: 15-22.
  • ZDANAVIÈIÛTË O., KHUBLDIKOV A. I. & BOJESEN-KŚFŚD J.A. 1998 - Geology and Oil Geochemistry of the Eastern Part of the Baltic Syneclise. [W:] Suveizdis P. & Zdanavièiûtë O. (red.), Perspective of Petroleum Exploration in the Baltic Region. Proceedings of the International Conference, Institute of Geology, Vilnius: 58-65.
  • ŻELICHOWSKI A.M. & KOZŁOWSKI S. (red.) 1983 - Atlas geologiczno- surowcowy obszaru lubelskiego. Wydaw. Geol.
Typ dokumentu
Identyfikator YADDA
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.