Anton de Kom Universiteit van Suriname Faculteit der Technologische Wetenschappen 0
Inhoudsopgave: Inleiding... pag. 2 Traps : - Reservoirgesteenten & seals...(sastrohardjo F.) pag. 3 - Soorten traps...(aboikoni W.) pag. 10 - Exploratie naar traps....(karsonwinangoen D.) pag. 14 Reservoir eigenschappen : - Porositeit & Permeabiliteit...(Ramdin U.) pag. 19 - Verzadiging...(Clemens J.) pag. 21 - Driving Mechanisms...(Libby B.) pag. 22 1
Inleiding Petroleum winning houdt in het winnen van aardolie uit de grond en alle processen die daarmee gemoeid gaan. Aardolie is voor de totale wereld van heel groot belang en het winnen daarvan is dus ook natuurlijk een belangrijke zaak. Het is daarnaast ook nog een relatief onbekend begrip en wordt door heel veel mensen als eenvoudig gezien. Dat is naturlijk niet zo, het gaat om hele complexe processen. In dit verslag zijn uitgewerkt de belangrijkste aspecten van de begrippen oil traps en van de reservoireigenschappen. De samenstellers hebben zich vooral geconcentreerd op de eigenschappen en/of voorwaarden bij het ontstaan en de ontwikkeling van traps en reservoirs. 2
Traps Een trap of olie val is een systeem van verschillende lithologische eenheden in de ondergrond die ervoor zorgen dat de aardolie letterlijk gevangen/getrapt wordt. Het kan dus niet meer wegmigreren en blijft dus in die formatie. Zoals eerder is aangegeven is een trap opgebouwd uit verschillende elementen. Die elementen zijn een reservoir gesteente en een seal. Reservoir Gesteente Olie moet goed geaccumuleerd worden. Om olie te accumuleren moet er een reservoirgesteente aanwezig zijn die de olie kan genereren en een goede seal (ookwel caprock) zodat de olie niet weg kan stromen. Accumulatie is de fase in een petroleum systeem waarbij hydrocarbons migreren naar en vast zitten in een reservoir met trap en seal. Condities voor reservoir gesteente opdat deze goed olie en/of gas kan accumuleren Een reservoir wordt gedefinieerd als een accumulatie van olie of gas in een porieuze en permeabele gesteente dat meestal van sedimentaire origine is. De condities waarbij gesteenten tot een goede reservoir gesteente gerekend kan worden zijn: 1. Aanwezigheid van een sedimentair bekken 2. Transformatie van organisch materiaal in hydrocarbons 3. Migratie van Hydrocarbons 4. Er moet een geologisch structuur aanwezig zijn voor de accumulatie en trapping van hydrocarbons 5. Er moet een sealing structuur aanwezig zijn Ad1. Sedimentaire bekkens De aanwezigheid van een sedimentair bekken zorgt ervoor dat olie goed gegenereerd wordt. Bekkens kunnen 3 typen sedimenten bevatten namelijk: 1. Clastische sedimenten: dit zijn sedimenten die gevormd worden uit fragmenten van andere uitgangsgesteenten (stollingsgesteenten) door chemische en fysische verwering en of erosie. Er zijn 4 stadia voor de tot stand koming van deze sedimenten nl o Versplintering van uitgangsgesteente (al dan niet sedimentair) o Transport van de gesteentefragmenten door water- of luchtstromen o Afzetting van de gesteentefragmenten 3
o Omzetting van de gesteentefragmenten in massief gesteente (diagenese) Bij transport is het zo dat de zwaardere deeltjes eerst worden afgezet en daarna de lichtere deeltjes. Dit betekent dat bij een mariene milieu de zwaardere deeltjes zoals conglomeraten dichtbij de kust worden afgezet en achtereenvolgens grove zanden, fijne zanden, silt en kleien. Hierbij kan er gesproken worden van een fining upwards sequentie. Naarmate de afzetting vordert worden onderliggende lagen samengedrukt door het gewicht van de jongst afgezette sedimenten. Hierdoor treedt diagenese op waarbij er sedimentatie plaatsvind van de gesteentefragmenten door zouten (meestal calciumcarbonaat) die neergeslagen zijn door omliggend water. Een ander belangrijk aspect bij diagenese is de partiele opsmelting van silica uit kwarts korrels, de verwijdering en neerslag op andere plaatsen. Zouten en silica zijn de voornaamste cementatie media voor clastische sedimenten. 2. Chemische sedimenten: hebben hun formatie te danken aan neerslag van zouten uit waterige oplossingen. Deze hebben hun zoutconcentratie gekregen door evaporieten en temperatuurvariaties. Voorbeelden van chemische sedimenten zijn limestone, oolitische en pisolitische limestone, dolomiet- calcium magnesium carbonaat gevormd uit de reactie van magnesiumchloride (in zeewater) met calcium carbonaat. Ook halite en anhydrite zijn goede voorbeelden van chemische sedimenten. Echter zijn deze te massief om geschikt te zijn voor een reservoir gesteente. Deze sedimenten kunnen wel als een goede seal dienen. 3. Organische sedimenten: gesteenten van organische origine zijn gevormd door afzetting en cementatie van organisch materiaal die calcium of silica bevatten dat afkomstig is van het water waarin ze hebben geleefd en van hun schelpen en skeletten. Sedimentaire gesteenten zijn bijvoorbeeld dolomiet en marmer. Kalkige gesteenten van chemische en organische origine worden aan de hand van hun textuur in 5 typen geklassificeerd t.w.: a. Mudstone: bevat een matrix van kalkig modder met zandkorrels (minder dan 10%) b. Wackestone: bevat een matrix van kalkig modder met zandkorrels (meer dan 10%) c. Packstone: kalkige korrelstructuren met intergranulaire spaties opgevuld met micrite. d. Grainstone: kalkig korrelstructuur met intergranulaire openingen die gedeeltelijk opgevuld zijn met kristallijne calcite e. Boundstone: bestaat uit structuren en incrustations met elkaar verbonden terwijl de organismen (koralen) nog leven Ad2. Transformatie van organisch materiaal in hydrocarbons vind plaats in honderden of zelfs miljoenen jaren doordat deze terecht zijn gekomen in de zogenaamde oil-window waar het organisch materiaal onder een bepaalde druk en temperatuur is. Ook zorgen katalytische effecten van sommige componenten, waaruit het moedergesteente bestaat, ervoor dat grote organische molekulen uiteenvallen in kleinere molekulen. Ad3. Migratie van hydrocarbons geschied vanuit het reservoirgesteente (deze is meestal laag in permeabiliteit) naar een permeabele strata. Dit wordt ook wel primaire migratie genoemd. Van 4
hieruit stroomt de olie naar een geologische structuur waar er een geschikte trap aanwezig kan zijn. Dit migratiepad wordt ookwel de secundaire migratie genoemd. Ad4. De aanwezigheid van geologische structuren of gesteenteconfiguratie is goed voor de trapping van olie. Ook de accumulatie van de migratie van hydrocarbons is dan beter. Ad5. De aanwezigheid van een sealing cap structuur zorgt ervoor dat de olie niet verder migreert en verloren gaat. Ook is de kans klein dat olie wegsijpelt. Een reservoir gesteente moet geheel omsloten zijn door ondoorlaatbare lagen dan wel breuken, waardoor koolwaterstoffen ingesloten blijven. Of een reservoir echt tot produktie kan komen hangt af van 4 factoren: 1. Porositeit van het reservoir 2. Permeabiliteit van het reservoir 3. Viscositeit van de koolwaterstof 4. Economische factoren 1. Porositeit Onder porositeit wordt verstaan: de aanwezigheid van porien in een materiaal waardoor het materiaal doorlaatbaar is. Ook de bindingscapaciteit van de bodem wordt hiermee aangeduid. Als we aan materialen denken die een goede porositeit hebben denken we bijvoorbeeld aan kalksteen, zandsteen en marmer. Materialen met een goede porositeit zijn luchtig en niet te nat. Als het materiaal te nat is dan kan de porositeit het materiaal nadelig beinvloeden waarbij de porien vol lopen en een goede verluchting beletten. Mineralen lossen op en spoelen uit. 2. Permeabiliteit Dit is de materiaaleigenschap van gesteente om vloeistoffen te transporteren. De eenheid is de Darcy. De wet van Darcy beschrijft stroming van stoffen en daar is de permeabiliteit van afgeleid. Permeabiliteit van een gesteente is belangrijk voor de stromingseigenschappen van olieen gas in reservoirs en grondwater in aquifers. 3. Viscositeit Viscositeit is de stroperigheid van een vloeistof of gas. Oftewel de eigenschap van een fluidum die aangeeft in welke mate deze weerstand biedt tegen vervorming door schuifspanning. Water heeft een lage viscositeit terwijl honing een hoge viscositeit heeft, want water stroomt immers makkelijker dan honing 4. Economische factoren Natuurlijk bepalen de economische factoren of het economisch winbaar is om de olie uit het reservoir gesteente te halen. 5
Seals Een seal is een impermeabele laag die zich gedraagt als een barriere voor de migratie van koolwaterstoffen. De meest voorkomende seals zijn: - Mudstone - Anhydrite - Zout Hieronder de verschillede soorten seals die kunnen voorkomen in olie accumulaties. 6
Fundamentele concepten van Seals & Flow Barriers Om effectief te zijn moeten seals continu zijn; Sneider definieert relevante termen: - Seal: een seal kan een sediment, gesteente of immobiele vloeistof met een hoge capillaire druk waardoor koolwaterstoffen getrapt worden. Een barrier is een type seal in een reservoir die wegstromen van olie verhindert. - Capillary Entry Pressure: capillaire druk waarbij de natte fase(water) voor het eerst vervangen wordt door de droge fase(olie) - Seal capacity: capillaire druk waarbij je koolwaterstoffen in je seal doorsijpelen. Breakthrough pressure is de capillaire druk waarbij de droge fase een continu netwerk vormt binnen de seal. Bij deze druk zal de droge fase uit de seal sijpelen. Hoogte van je koolwaterstofkolom is gelijk aan sealing capacity van de zwakste seallaag. - Seal lithology: eigenlijk kan elke lithologie als seal dienen als de minimal displacement pressure van de seal rock maar groter is dan de opwaartse druk van de koolwaterstoffen binnen de accumulatie. Met andere woorden de grote van je porien en de dichtheid van je koolwaterstoffen en water spelen een grote rol hierbij. Fault Seals Sealing capaciteit langs breuksystemen zijn niet constant. Dit hangt af van: - in hoeverre je breuk verplaatst is - voet van de klei die langs je breukvlak wordt afgezet - percentage van kleimineralen in de kleien - het aantal breuken binnen je breukvlak Soms kunnen sealing faults in elkaar storten bij de produktie. Dit heeft als gevolg dat je koolwaterstoffen weg kunnen stromen. Processen die petrofysische eigenschappen van fault seals beperken (hierdoor wordt de capaciteit van de breuk vergroot): - Cataclasis: manifesteert zich in intermediaire to diep begraven breuken. Cataclasis reduceert je korrelgrootte door breking waardoor de packing verbeterd wordt. - Clay smearing: injectie van kleien in je breuk, deformatie van kleien en deformatie van zandsteen die klei bevat. - Deformatie: hierdoor wordt de porositeit slechter - Cementatie: uitwijding tussen je breuken resulteert in een grotere permeabiliteit waardoor het volume van uitstroom langs je breuk vergroot wordt. 7
- Pressure solution: door aanwezigheid van fyllosilikaten tussen de korrels vergroot de ontbinding van bepaalde mineralen. Als deze opgeloste mineralen weer neerslaan wordt de porositeit slechter. Capillaire druk In de seal is de capillaire druk van belang voor initiele distributie van koolwaterstoffen. Wanneer koolwaterstoffen een reservoir binnendringen en het water vervangen dan zorgen de capillaire krachten in samenwerking met je reservoir en seal porien voor een beinvloeding van de hoeveelheid en distributie van de koolwaterstoffen. Dit hangt af van de dichtheid van het water en je koolwaterstof, gesteente eigenschappen (grootte van he porien) en de diepte van het reservoir (hoogte boven de zeespiegel). Er zijn 3 factoren die capillaire druk in een gesteente beinvloeden t.w.: - Spanning tussen koolwaterstoffen en water - Water dat zich bevind op het gesteenteoppervlak - Grootte van de porien en vooral de interconnectie van de porien onderling Suriname reservoir en play traps In Suriname hebben we goede reservoir zanden op de top Krijt unconformity. Het top Krijt fungeert ook als bottom seal terwijl de top seal wordt gevormd door mariene schalies bestaat. Het Tambaredjo veld heeft Stratigrafische traps in de Saramacca formatie in het Paleoceen. 8
Soorten olie vallen Men verdeelt de olie traps in twee hoofdgroepen, namelijk de structurele- en de stratigrafische traps. In structurele traps wordt olie gevangen vanwege structuren en in de stratigrafische traps vanwege de opeenvolging van lagen (vb. zand-klei). Structurele traps Zoals eerder is aangegeven wordt de olie vanwege bepaalde structuren gevangen. Natuurlijk heeft dit ook te maken met stratigrafie omdat er sowieso een reservoir gesteente en seal aanwezig moet zijn, maar het belang van de stucturen is dat de olie door bepaalde structuren op bepaalde plaatsen accumuleert. Dit komt door het feit dat olie, die lichter is dan water steeds naar een zo hoog mogelijk plek wil migreren. Bepaalde structuren kunnen ervoor zorgen dat die migratie wordt gestopt, waardoor de olie gevangen is. Er zij verschillende soorten structuren die kunnen zorgen voor olie accumulatie. 1. Anticline-traps: als zich olie bevind in een zandlaag die onderhevig is geweest aan tectoniek en die nu een anticline structuur heeft, zal de olie door zijn kleinere soortelijk gewicht omhoog migreren en uiteindelijk in het hoogste punt van de plooi gaan zitten. Dit natuurlijk met als voorwaarde dat er boven de zandlaag een klei- of andere ondoorlaatbare laag aanwezig is. Aangezien gas nog lichter is dan olie gaat die in het uiterst top punt zitten en daaronder de olie. 2. Fault traps: als er breuken zijn in een formatie kunnen die of doorlatend of ondoorlatend zijn. Indien ze ondoorlatend zijn kunne die dienen als traps. Dit gebeurt wanneer er bijvoorbeeld een zandlaag is (met daarboven een klei-laag) die onder een bepaalde helling staat waardoor een breuk loopt. Als er olie terecht komt in die zandlaag dan zal die olie zijn weg zoeken naar het hoogste punt. Als de breuk ondoorlatend is dan zal de olie daar aangekomen niet verder kunnen migreren en zo getrapt worden. 9
Als de breuk echter wel doorlatend is dan zal de olie langs het vlak omhoog migreren. Ook in deze situatie zal het gas zich in het hoogste punt verzamelen, althans als er wel gas gevormd is. 3. Traps gevormd door zout-intrusie: zout is heel erg ondoorlatend en kan daardoor dienen als een heel goede seal. Als er dus een zout diapier is geintrudeerd in een zandsteen dan kan er een goede trap gevormd worden. Doordat de zandlaag omhoog is geforceerd door de zout diapier gaat de olie omhoog migreren en het kan niet door de zout kollom heen dus is het getrapt. Er is ook een andere manier waarop een zout intrusie kan leidden tot de vorming van een trap. Het zout bezit namelijk de eigenschap dat het de daarbovenliggende lagen omhoog duwt. Als die lagen plastisch vervormen, dus als geheel behouden blijven, wordt er een anticline gevormd. Trapping van olie vind dan plaats zoals hierboven is uitgelegd. 10
Stratigrafische traps Zoals de naam het al zegt hebben stratigrafische traps te maken met de stratigrafie. Dit houdt in dat de stratigrafie zodanige vormen aanneemt dat de olie op bepaalde plaatsen zal accumuleren. Stratigrafische traps kunnen te maken hebben met de afzetting van de lagen, maar ook met bijvoorbeeld de korrelgrootte binnen de opeenvolgende lagen. Van de hierboven genoemde vormen van stratigrafische traps zullen we enkele behandelen. 1. Pinch out: deze soort traps ontstaan wanneer lagen uitwiggen tegen een helling, waardoor de olie omhoog migreert, maar uiteindelijk gevangen word in het hoogste punt. 11
2. Channels: als er door erosie channels zijn uitgesneden kunnen die bij de eerstvolgende transgressie van de zee weer opgevuld worden met sedimenten. Een voorbeeld is als het eerste materiaal dat in de geul wordt afgezet zand is en er daarboven een klei-laag wordt afgezet. Als er olie terecht komt in de zandlaag dan kan die niet verder omhoog migreren vanwege de afsluitende kleilaag. 3. Subunconformity: dit houd in dat er boven de olie voerende zandlaag een unconformity is die ervoor zorgt dat de olie niet verder kan. In het voorbeeld hieronder is te zien dat er een zandlaag was met daarboven een afsluitende laag. Die lagen zijn onderhevig geweest aan tectoniek en zijn gekanteld. Daarna heeft er erosie opgetreden waarna er boven de schuine lagen weer horizontaal een laag werd afgezet. 12
Exploratie naar traps Zoals eerder is aangegeven zal olie gewonnen worden uit oil traps. Het vinden van die traps is dus natuurlijk heel erg belangrijk. De exploratie naar oiltraps vindt op verschillende manieren plaats omdat er zoals eerder ook is aangegeven verschillende soorten traps zijn. Enkele van deze manieren zijn bijvoorbeeld seismiek, gravimetrie en boorgatmetingen. 1. Boorgatmetingen: De reservoirs worden volgens verschillende logs gecheckt; namelijk de Gamma Ray met de Bitsize en Caliper erbij, de Resistivity log met de Deep induction en Short Guard, en de Density log met de Neutron log. Veel van de logging apparaten hebben een aantal punten gemeen. Ze geschieden bijvoorbeeld allemaal in een boorgat. Ze hebben allemaal de vorm van een lange, zware pijp die ongeveer 20-90 ft. lang is en passen in boorgaten die een diamater hebben van 8-10 inch. Ze zijn allemaal verbonden door middel van een draad, die alle gegevens naar boven zendt. Al die informatie wordt door een computer ontvangen en verwerkt en vervolgens vertaald door geologen. Dit alles wordt bestuurd vanuit een truck die aan het oppervlak staat. Via een katrol aan de achterkant van de truck worden de logging tools in het boorgat gelaten. Het kan dus geezhd worden dat een Logging Truck een zeer geavanceerde, beweegbare wetenschappelijk laboratorium is. De Gamma Ray Log, waaruit de lithologie kan worden herleid, wordt aangegeven in API (American Petroleum Institute); de mate van radioactiviteit van het gesteente. De API van de log 13
kan varieren van 0-125 API. Deze verdeling wordt horizontaal weergegeven. Verticaal wordt de diepte weergegeven. Bij deze log komen ook wel de Caliper en de Bitsize logs voor. De Gamma Ray geeft de radioactiviteit van de verschillende lagen aan. De organische kleien hebben een hoge radioactiviteit. Bij lage radioactiviteit kan het schoon zand zijn of kaolien. De Bitsize geeft de conditie aan van het boorgat. Als blijkt dat de Bitsize afwijkt, dan wil dat dan ook zeggen dat de beitel een slijtage heeft. Wijkt de log van de bitsize uit naar links, dan heeft het boorgat een kleinere diameter dan de bitsize. Omgekeerd als de log een uitwijking naar rechts heeft, betekent dit een grotere diameter dan de bitsize. Als echter de diameter te groot is, kan het best zijn dat het gat niet te completeren valt. Completeren houdt in dat het gat niet goed in gereedheid gebracht kan worden. In zulke gevallen wordt het gat gesloten. De Caliper is een gereedschap die in het boorgat gelaten wordt met kleppen of schoentjes eraan verbonden. Deze klepjes of schoentjes geven de diameter aan in het boorgat. Deze wordt weergegeven ten opzichte van de bitsize, die een bekende dikte heeft. De Resistivity Log geeft de weerstand van de verschillende lagen aan en wordt weergegeven in Ωm (Ohm-meter). Deze geeft een idee van de media tussen de poriën, of die zoet- of zoutwater zijn of olie of gassen. Omdat water een goede geleider is, zal de weerstand laag zijn. Ook hierbij 14
is een opdeling te maken tussen zoutwater, die een betere geleider is omdat het veel opgeloste zouten heeft, en zoetwater, die iets minder goed geleid. Zoutwater heeft meestal een meting van 1-10Ω. Blijkt het een hoge resistivity te hebben, dan zou het best kunnen zijn dat er olie is. Olie en gas hebben een resistivity meting varierend van 50-500Ω. Om het zeker te weten moet er gecorreleerd worden met de overige logs. Bij deze log komen ook de Short Guard en de Deep induction voor. De Density Log gaat gepaard met de Neutron log. Deze worden respectievelijk aangegeven in g/cm³ en percentages. De Density log geeft de dichtheid aan van de lagen. Aan de hand hiervan kan de porositiet van de laag bepaald worden. In vergelijking met de Neutron log wordt vergeleken waar en op welke diepte de zandige of kleiige lagen voorkomen. Als de Neutron log dicht bij de Density log is, wil dat dan zeggen dat er zand aanwezig is. Zijn ze relatief ver van elkaar verwijderd, dan is het klei. Maar blijkt er een cross-over te zijn, dan moet er met de nodige voorzichtigheid te werk worden gegaan, omdat dit een mogelijke aanwijzing kan zijn voor gas. De geoloog is bijzonder geintresseerd in gas, omdat dat het voorkomen van olie onderbouwt. 15
2. Seismisch onderzoek: dit is een manier om in de ondergrond te kijken zonder dat er geboord wordt. Seismische data wordt verzameld door golven door de ondergrond te zenden en indien die worden weerkaatst die elders op te vangen. De tijd vanaf het uitzenden van de golf, tot aan het terugkaatsen en weer opvangen van de golf wordt geregistreerd. Voor het opvangen van de teruggekaatste golf worden bepaalde instrumenten gebruikt die men geofoons noemt. De geophones registreren hoe veel en hoe lang de grond beweegt als gevolg van de golven. De data wordt verzameld door kleine aardschokken door de grond te zenden en ze dan te meten. Deze golven worden opgewekt door het slaan van een vibrator truck op de aarde of kleine ladingen dynamiet die exploderen in ondiepe gaten. De golven die worden gezonden zijn de P-waves (Pressure of compressional waves) en de S-waves (Shear waves). De data wordt dan door speciaal hiervoor ontworpen computers verwerkt, die seismische lijnen weergeeft zoals op de foto hieronder. Eerder waren deze lijnen slechts 2D, maar tegenwoordig zijn deze 3- dimensionale seismische volumes. Aan de hand van deze data kunnen ook 3-dimensionele computermodellen worden gecreëerd van de ondergrondse geometrie van het gesteente. Om goed gebruik te maken van seismiek moet men wel gegevens hebben van boringen in de buurt. Daarmee gaat men correleren en zo kan men met de seismische data de uitgestrektheid van de lagen bepalen. Verder zijn ook structuren zichtbaar op seismiek en dat kan heel erg belangrijk zijn (structurele traps). Door middel van deze methoden kan echter niet met zekerheid gezegd worden dat er olie in de grond is. Alleen door een boring te plaatsen kan men met zekerheid zeggen of er olie aanwezig is, maar boringen plaatsen kost veel geld dus doet men liever eerst onderzoek op andere manieren. 16
3. Gravimetrie: met deze methode wordt de relatieve gravitatie van de ondergrond gemeten. Zo kan men dus te weten komen hoe diep de bedrock ligt en daaruit concluderen hoe diep het sediment pakket is. Deze methode wordt ook gebruikt om bijvoorbeeld zout in de ondergrond te kunnen aantonen. Deze onderzoeksmethode wordt veel gebruikt bij het voor onderzoek omdat het ook relatief goedkoop en snel is. Dit omdat je gewoon met een vliegtuig over het landschap kan vliegen en de metingen verrichten. De resultaten geven dan eigenlijk aan waar er een grotere massa in de ondergrind is. Tegenwoordig is er slechts 10% kans op het vinden van economisch winbare en winstgevende olie of gas voorkomens in wildcat wells. Bij development wells en extention wells is de kans op succes groter, maar in de olie-industrie is niets zeker en is alles te verwachten omdat de natuur niet voorspelbaar is. Ondanks de beter ontwikkelde methoden van exploreren is het nog steeds een kwestie van geluk. De meeste wildcat wells blijken vaak genoeg droge boorgaten te zijn en niet eens alle development wells worden production wells. 17
Reservoir Eigenschappen De reservoirs hebben bepaalde eigenschappen die belangrijk zijn voor de petroleum winning. Die zijn onder andere de porositeit & permeabiliteit, de reservoir verzadiging en de driving mechanisms van een reservoir. 1. Permeabiliteit & Porositeit a. Porositeit: de porositeit van een gesteente is de volume verhouding tussen de openruimtes tussen de korrels en het totale volume van het gesteente. De porositeit van een gesteente kan worden beïnvloed door een aantal factoren. - Cementatie: een gesteente dat gecementeerd is heeft een lagere porositeit dan een gesteente zonder cementatie - Korrelgrootte: grotere korrels zorgen voor een hogere porositeit van het gesteente. Ook de vorm van de korrels is van belang. Als de korrels goed afgerond zijn zal het gesteente een betere porositeit hebben. - Packing: dit is de rangschikking van de korrels. De korrels van een zandsteen kunne op verschillende manieren worden gerangschikt. Als de korrels in een kubische vorm zijn gerangschikt zal het gesteente een hogere porositeit hebbe dan als het gesteente een rhomboedrische packing heeft. 18
- Sortering: de sortering van de korrels houdt in dat de grote korrels bij mekaar zijn en de kleinere korrels apart. Als de korrels niet goed gesorteerd zullen de kleine korrels in de openruimtes tussen de grote korrels gaan zitten, dus in de porien. De porositeit wordt daardoor verlaagd. b. Permeabiliteit: de permeabiliteit van een gesteente is de mate waarin de porien van een gesteente met elkaar in verbinding staan. Dit is belangrijk omdat olie of een ander fluidum natuurlijk ook niet kan gaan stromen als er geen verbinding is tussen de openingen in het gesteente. Net zoals bij de porositeit zijn er een aantal factoren die de permeabiliteit van een gesteente kunnen beinvloeden. het zijn eigenlijk de zelfde factoren die ook de porositeit beinvloeden. Een grotere korrelgrootte zorgt voor een betere permeabiliteit en een goede sortering ook. Het is duidelijk dat er een verband bestaat tussen de porositeit en de permeabiliteit. Dat verband is weer te geven in een grafiek en ziet er dan als volgt uit. 19
Relation Porosity- Permeability Porosity vs permeability by means of grainsize and sorting 20
Reservoir Verzadiging Door porositeit kan een gesteente vloeistoffen opnemen. Maar er is natuurlijk ook een limiet aan de hoeveelheid vloeistof die zo n formatie kan opnemen. Verzadiging houd dus in de mate waarmee de porienruimte van het gesteente gevuld is met fluïda. Wat naturlijk ook van belang is is de soort vloeistof waarmee de porien zijn opgevuld. Gaat het om gas, olie, of water etc. De verzadiging van een reservoir gesteente hangt af van een aantal factoren. Enkele daarvan zijn zoals we eerder hebben gezien de porositeit en de permeabiliteit. Daarnaast is de formatie druk ook van heel groot belang, omdat die er onder ander voor zorgt dat de porositeit en de permeabiliteit afneemt. In de praktijk kan een mogelijk reservoir gesteente verzadigd worden met water, olie, gas of een combinatie van twee of meer van die stoffen. Belangrijke eigenschappen van olie en gas zijn: ze zijn niet goed oplosbaar in water en ze hebben een lagere dichtheid dan water waardoor ze gaan drijven. De distrubutie van de drie stoffen wordt dus ook bepaald door deze factoren. In een trap dat olie, gas en water bevat zullen de drie stoffen in zone s voorkomen. Gas is het lichtst dus die komt aan de bovenkant voor, daarna olie en aan de onderkant water. In de bovenstaande figuur is weergegeven een zandlaag die op verschillende dieptes verzadigd is met water, olie en gas. 21
Driving Mechanisms Driving mechanisms zijn de factoren die ervoor zorgen dat de olie binnen een reservoir in beweging komt. Een van deze factoren is de formatie druk. Die zorgt ervoor dat de vloeistoffen gaan stromen. Een ander factor dat van belang is is de wettability van het reservoir gesteente. Dit heeft te maken met de aantrekkende krachten tussen de deeltjes van het gesteente en de vloeistoffen in het gesteente. Wat er precies zal gebeuren hangt af van de grootte van die aantrekkende krachten in vergelijking met de cohessie krachten binnen het materiaal. Als twee vloeistoffen, bijvoorbeeld olie en water, binnen de porien van een reservoir gesteente voorkomen is het van belang welke van de twee vloeistoffen gebonden is aan het gsteente oppervlak. Olie en water hebben ongeveer dezelfde wettalbility eigenschappen in reservoir gesteenten. Dat betekent dat olie de ene keer een grotere aantrekkingskracht ondervind (oil-wet system) en een ander keer ondervind water de grotere aantrekking (water-wet system). Driving mechanism kent verscheidene soorten: 1. Compaction Drive: door compactie van bovenliggende gesteente stroomt olie naar het boorgat 2. Water Drive: Stroming van water van hoge druk gebieden naar lage druk gebieden zorgt ervoor dat de olie gaat stromen naar het boorgat. Als er wordt geboord krijg je natuurlijk een lage druk in het gat en het grondwater wil ernaar toe stromen. Als de olie zich bevind in het water zal het water deze stuwen naar het boorgat. 3. Gas drive: ook door verschil in druk zal er gas stromen in de ondergrond en wel naar het boorgat toe. In zijn drang te stromen naar het boorgat neemt het ook olie mee. Als alle gas op is, is het moeilijk de resterende olie te produceren. 4. Solution Gas: dit is een combinatie van Water Drive en Gas Drive aangezien er gasopgelost is in de vloeistof en door een drukverschil zal het geheel gaan stromen naar het boorgat. Het is natuurlijk ook mogelijk dat alle 4 soorten worden gecombineerd. 22