Wyznaczanie całkowitej zawartości węgla organicznego TOC w skałach łupkowych z wykorzystaniem profilowań geofizyki otworowej na przykładzie danych z basenu bałtyckiego

Wyznaczenie całkowitej zawartości węgla organicznego (TOC) jest ważnym elementem procesu oceny skał łupkowych jako niekonwencjonalnych złóż węglowodorów. TOC to podstawowy wskaźnik perspektywiczności skały. Jego pomiar w laboratorium przy zastosowaniu pirolizy Rock-Eval dostarcza jedynie informacji punktowej. Zwiększenie liczby próbek wiąże się ze znacznym wzrostem kosztów prowadzonych badań. W pracy dopasowano wybrane metody statystyczne do obliczania TOC w utworach syluru i ordowiku w basenie bałtyckim, wykorzystując profilowania geofizyki otworowej. Zastosowana metodyka pozwoliła na uzyskanie wartości tego parametru w sposób ciągły bez wzrostu kosztów prowadzonych badań. Wykorzystano aplikację TOC systemu GeoWin, będącą narzędziem do automatycznego obliczania zawartości węgla organicznego. Aplikacja ta stosuje metodę Passeya, a także znane z literatury wzory empiryczne, w których współczynniki zostały wyliczone na podstawie wielowymiarowych analiz statystycznych. Wykorzystano profilowania geofizyki otworowej, takie jak: spektrometryczne profilowanie gamma (K, U, TH), profilowanie gęstości objętościowej (RHOB), profilowanie porowatości neutronowej (NPHI) oraz profilowanie oporności elektrycznej w strefie niezmienionej (LLD). Analizie poddano także wyniki badań laboratoryjnych próbek z rdzeni wiertniczych z pięciu otworów leżących w obrębie syneklizy perybałtyckiej i wyniesienia Łeby, będących strukturalną częścią kratonu wschodnioeuropejskiego. Z punktu widzenia poszukiwania gazu w badanych profilach geologicznych interesujące są dwie formacje: sylurska (landower) formacja iłowców z Pasłęka z ogniwem z Jantaru w spągowej części oraz ordowicka (karadok/lanwirn) formacja iłowców z Sasina. W związku z położeniem otworów w obrębie różnych jednostek geologicznych akumulacja węglowodorów przebiegała w odmiennych warunkach, co odzwierciedla się w wyznaczonych na podstawie profilowań geofizyki otworowej parametrach. Obliczenia statystyczne wykonano dla badanych formacji w poszczególnych otworach. Wyznaczono również ogólne współczynniki równań dla analizowanego obszaru, pozwalające na szybką estymację całkowitej zawartości węgla organicznego.

Calculations of total organic carbon (TOC) is one of the most important parts of interpretation in shale gas reservoirs and it is one of main indicators of perspective zones. Laboratory methods to measure total organic carbon such as Rock-Eval pyrolysis, give only the point data results. Increase in the number of samples causes a significant increase in the cost of surveys. This article fits the selected methods of total organic carbon determination based on well logging data, which allows to calculate TOC in all measured intervals without an increase in costs. In order to estimate TOC, different mathematical equations were used, such as that implemented in TOC application in the GeoWin system, which is a tool for automatic total organic carbon estimation based on the Passey method and other empirical equations. All factors were calculated using multidimensional statistical analysis made on well logs such as spectral gamma ray (K, U, TH), bulk density (RHOB), neutron porosity (NPHI), electric resistivity (LLD). Wells are placed in Poland, on the Łeba Elevation and the Peri-Baltic Syneclise, which is located on the onshore part of the Baltic Basin. The analysis was carried out on well logs and core data from five wells located within the Peri-Baltic Syneclise and the Łeba Elevation being a structural part of the East European Platform. The most perspective gas-bearing sediments are thought to be Silurian member of bituminous shales from Jantar and Ordovician level of the Sasino claystone formation, rich in organic matter. Due to the location of wells in different geological units, accumulation of hydrocarbons took place in different conditions, which is reflected in the calculated parameters. The Authors, using the calculations, have tried to fit the general coefficient of equations for the whole analyzed area, allowing for fast estimation of TOC.