Methane potential of the Upper Silesian Coal Basin carboniferous strata – 4D petroleum system modeling results

• Autorzy: Słoczyński T. , Drozd A.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.10.01

Warianty tytułu

PL

Metanonośność utworów karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w świetle wyników przestrzennego dynamicznego modelowania 4D systemów naftowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work was based on the results of a research project aimed at quantifying the accumulation of CBM (Coal Bed Methane) natural gas in hard coal seams and tight gas in mudstone and sandstone formation in the western part of the Upper Silesian Coal Basin (USCB). The area covered is about 1300 km2 , which accounts for almost 25% of the USCB area within the Polish territory The task was realized out using the method of dynamic spatial modeling of petroleum systems, using Petrel and PetroMod software. The input data for building the model were structural surfaces of major lithostratigraphic series and array of geological and geophysical data from 10 wells in the research area. Particular attention has been paid to the optimization of lithological models of individual facies, as well as the thermal model, as well as the integration and calibration of all component models of the general hydrocarbon system model, which allowed for a fairly precise reconstruction of the current structural and parametric image. The processes of hydrocarbon generation had the most intense course during the upper Carboniferous, which was associated with their buried and reaching the highest temperatures Numerous alternative models have been constructed and simulated under various scenarios of structural and thermal evolution, which have allowed us to estimate the resource potential of Carboniferous USCB formations. Total amounts of generated and stored gas in individual lithostratigraphic series with free gas localized in unconventional (tight) accumulations and adsorbed gas (in coal seams) have been estimated. The results obtained from the scenario considered by the authors as the most likely are presented and analysed. The decisive influence on the amount of accumulated hydrocarbons seems to have the tectonic’s activity timing, due to results of the model simulation proved to be the most sensitive to the length of the interval opening the faults.

PL

Praca powstała na podstawie wyników przedsięwzięcia badawczego, którego celem było oszacowanie ilościowej akumulacji gazu ziemnego typu CBM (coalbed methane) w pokładach węgla kamiennego oraz typu tight gas (gazu zamkniętego) w formacjach mułowcowych i mułowcowo-piaszczystych w zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). Analizowany obszar zajmuje około 1300 km2 , co stanowi prawie 25% powierzchni GZW znajdującego się w granicach Polski. Zadanie zrealizowano za pomocą metody dynamicznego przestrzennego modelowania systemów naftowych, używając oprogramowania Petrel oraz PetroMod. Jako dane wejściowe do budowy modelu wykorzystano powierzchnie strukturalne głównych wydzieleń litostratygraficznych oraz szereg danych geologicznych i geofizycznych pochodzących z 10 otworów wiertniczych znajdujących się w obszarze badań. W ramach realizacji przedsięwzięcia skonstruowano i symulowano wiele alternatywnych modeli według różnych scenariuszy ewolucji strukturalnej i termicznej. Optymalizacja, integracja i kalibracja wszystkich modeli składowych ogólnie pojętego modelu systemu naftowego umożliwiły dość precyzyjne odtworzenie obecnego obrazu strukturalnego i parametrycznego w analizowanym obszarze. Procesy generowania węglowodorów najintensywniejszy przebieg miały w czasie górnego karbonu, co wiązało się z ich najgłębszym pogrążeniem oraz osiągnięciem najwyższych temperatur. W wyniku przeprowadzonych symulacji obliczono szacunkową metanonośność karbońskich utworów GZW. Oszacowano całkowite ilości wygenerowanego oraz zakumulowanego gazu w poszczególnych seriach litostratygraficznych, z wyodrębnieniem gazu wolnego ulokowanego w akumulacjach niekonwencjonalnych typu tight i gazu zaadsorbowanego (w pokładach węgla). W artykule przedstawiono i poddano analizie wyniki otrzymane w rezultacie realizacji scenariusza uważanego przez autorów za najbardziej prawdopodobny. Wydaje się, że decydujący wpływ na ilość zakumulowanych węglowodorów ma czas aktywności tektonicznej analizowanego obszaru, gdyż wyniki symulacji modelu okazały się najbardziej wrażliwe na długość interwału czasowego otwarcia uskoków.

Słowa kluczowe

EN

methane content; CBM; petroleum system modelling; Upper Silesian Coal Basin

PL

metanonośność węgla; gaz w pokładach węgla; modelowanie dynamiczne systemu naftowego; GZW

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 10
• Strony: 703--714
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Słoczyński T.

• Department of Geology and Geochemistry, Oil and Gas Institute - National Research Instuitute ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Drozd A.

• Department of Geology and Geochemistry, Oil and Gas Institute - National Research Instuitute ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Botor D.: Wiek uwęglenia utworów górnokarbońskich w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym w świetle datowań apatytów za pomocą metody trakowej i helowej. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2014, vol. 30, pp. 85-104.
• [2] Dębowski Z.: Ogólne dane o Górnośląskim Zagłębiu Węglo¬wym. [In:] Karbon Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, Instytut Geologiczny, Prace - Tom LXI, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1972, pp. 9-16.
• [3] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Chybie IG-1 (not published).
• [4] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Dębowiec IG-1 (not published).
• [5] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Drogomyśl IG-1 (not published). [6] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Krzyżowice IG-1 (not published).
• [7] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Paniowy IG-1 (not published).
• [8] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Piasek IG-1 (not published). [9] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Studzionka IG-1 (not published).
• [10] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Szczygłowice IG-1 (not published).
• [11] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Woszczyce IG-1 (not published).
• [12] Dokumentacja geologiczno-wynikowa otworu wiertniczego - Wyry IG-1 (not published).
• [13] Gradziński R., Doktor M., Kędzior, A.: Sedymentacja osadów węglonośnej sukcesji Górnośląskiego Zagłębia Węglowego: kierunki badań i aktualny stan wiedzy. Przegląd Geologiczny 2005, vol. 53, no. 9, pp. 734-741.
• [14] Jureczka J.: Nowe dane o charakterystyce litostratygraficznej kontaktu serii paralicznej górnośląskiej serii piaskowcowej karbonu zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Materiały XI Sympozjum Geologia Formacji Węglono-śnych Polski, Wydawnictwo AGH, Kraków 1988.
• [15] Jureczka J., Dopita M., Gałka M., Krieger W., Kwarciński J., Martinec P: Atlas geologiczno-złożowy polskiej i czeskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Skala 1:200 000. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 2005.
• [16] Jureczka J., Kotas A.: Upper Silesian Coal Basin. [In:] Zdanowski A., Żakowa H. (Ed.): The Carboniferous system in Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego 1995, no. 148.
• [ 17] Jureczka J., Nowak G. J.: Polskie zagłębia węgla kamiennego: przegląd informacji i badań geologicznych. Przegląd Geologiczny 2016, vol. 64, no. 9, pp. 617-630.
• [18] Kędzior S.: Accumulation of coalbedmethane in the south-west part of the Upper Silesian Coal Basin (southern Poland). Int. J. Coal Geol. 2009, vol. 80, pp. 20-34.
• [19] Kędzior S.: Methane contents andcoal-rank variability in the Upper Silesian Coal Basin, Poland. International Journal of Coal Geology 2015, vol. 139, pp. 152-164.
• [20] Kędzior S., Kotarba M.J., Pękała Z.: Geology, spatial distribu-tion of methane content and origin of coalbed gases in Upper Carboniferous (Upper Mississippian andPennsyhanian) strata in the south-eastern part of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. International Journal of Coal Geology 2013, vol. 105, pp. 24-35.
• [21] Kotarba M.J.: Composition and origin of gases in the Upper Silesian and Lublin Coal Basins, Poland. Organie Geochemistry 2001, vol. 32, pp. 163-180.
• [22] Kotarba M.J., Lewan M.D.: Characterizing thermogenic coalbed gases from Polish coals of different ranks by hydrous pyrołysis. Organie Geochemistry 2004, vol. 35, pp. 615-646.
• [23] Kotas A.: Coal bed methane potential of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, Warszawa 1994, 81 pp.
• [24] Kotas A.: Górnośląskie Zagłębie Węgłowe. [Ed.] Osika R. [In:] Budowa geologiczna Polski. Tom VI: Złoża surowców mineralnych. Wydawnictwo Geologiczne 1987, pp. 104-139.
• [25] Kotas A.: Lithostratigraphy andsedimentologic -paleogeographic devełopment. Upper Silesian Coal Basin. [Ed.] Zdanowski A., Żakowa H. [In]: The Carboniferous system in Poland. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego 1995, no. 118, pp. 124-134.
• 26] Kotas A.: Upper Silesian Coal Basin. [In:] Osika R. (Ed.): Mineral deposits: geology of Poland. VI. Geological Institute, Publishing House, Wydawnictwa Geologiczne, Warsaw 1990, pp. 77-92, ISBN: 83-220-0385-4.
• [27] Kotas A.: Ważniejsze cechy budowy geologicznej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na tle pozycji tektonicznej i budowy głębokiego podłoża utworów produktywnych. [In:] Pro¬blemy Geodynamiki i Tąpań, 1. Komitet Górnictwa PAN, Kraków 1972, pp. 5-55.
• [28] Kotas, A.: Uwagi o metamorfizmie węgla w GZW. Zeszyty Naukowe AGH -Geologia 1971, no. 14, pp. 7-25.
• [29] Kotas A., Porzycki J.: Pozycja geologiczna i główne cechy karbońskich zagłębi węglowych Polski. Przegląd Geologiczny 1984, vol. 22, no. 5, pp. 268-280.
• [30] Krooss B., Leythaeuser D., Lillack H.: Nitrogen-Rich Natural
• Gases - Qualitative and Quantitative Aspetcs of Natural Gas Accumulation in Reservoirs. Erdoel, Kohle und Erdgas 1993, vol. 46, no. 7/8, pp. 271-276.
• [31 ] Słoczyński T, Drozd A., Sowiżdżał K.: Ocena potencjału zasobowego CBM (Coal Bed Methane) oraz możliwości występowania akumulacji gazu ziemnego typu tight w formacjach piaskowcowo-mulowcowych GZW. Nafta-Gaz 2017, no. 10, pp. 739-749, DOI: 10.18668/NG.2017.10.03.
• [32] Sweeney J.J., Burnham A.K.: Evaluation of a simple model of yitrinite reflectance basedon chemical kinetics. AAPG Bulletin 1990, vol. 74, no. 10, pp. 1559-1570.
• [33] The Time-Scale Editor provides a default Time-Scale (Interna-tional Stratigraphic Chart, according to the International Com-mission on Stratigraphy, 2008) at start. Modified Time-Scale data can be stored on disc.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).