Unconventional shale gas potential of lower visean organic-rich formations in Glynsko-Solohivskyi petroleum region

Abstract

Актуальність розвідки нетрадиційних ресурсів газу в Україні дуже висока, особливо для досягнення енергетичної незалежності України та Європи. Видобуток з наявних нафтових і газових родовищ та використання альтернативних джерел енергії є недостатнім для задоволення потреб населення сьогодні. Поки що неможливо повністю заповнити ці прогалини за допомогою енергоресурсів. В статті досліджено геологічне середовище, вік, мінералогічний склад та термальну зрілість нетрадиційних сланцевих і карбонатних газових колекторів нижнього візе в одному з найбільших родовищ Дніпровсько-Донецького басейну (ДДБ). Представлено вуглеводневий потенціал двох основних досліджуваних горизонтів В-23 і В-24-25 з використанням інтегрованого підходу до інтерпретації наявних даних аналізу керна. Результати геохімічного аналізу показують, що в рудівських шарах (В-23) рівень термальної зрілості сланців міститься в нафтовому вікні (Ro~0,8 %), що може давати змогу генерувати нафту в ранній фазі зрілості. Подібний рівень зрілості спостерігається у візейських карбонатів В-24-25 (Ro ~ 0,77 %). У досліджуваних породах високий загальний вміст органіки (TOC) – у середньому від 2 % для карбонатів, багатих на органіку, до 5,6 % для сланців, що свідчить про порівняно хороший або відмінний генеративний потенціал материнської породи. За даними XRD аналізу мінералів чорносланцевої товщі переважають кремнеземні мінерали (54,6 %), кальцит та глини (25,6 %) з незначною кількістю альбіту, польового шпату та піриту. Карбонатний горизонт В-24-25 логічно має значно більший вміст кальциту – 52,2 % за невеликої кількості доломіту – 5,5 %. Також є характерним доволі високий вміст кварцу – в середньому 30,7 %. Глинисті мінерали не ідентифікуються в кожному зразку, але за середніми значеннями їх вміст становить близько 18,9 %. Вміст піриту становить близько 6,8 %, що свідчить про безкисневе середовище цільових візейських утворень в межах Глинсько-Солохівського газонафтоносного району. Ці дані підтвердили, що горизонти В-23 і В-24-25 є крихкими шарами, сприятливими до багатостадійних гідророзривів. Аналіз шліфів підтверджує результати з мінералогічного погляду. Наявність тріщин у зразках керна є додатковим індикатором для здійснення гідророзриву та видобування газу з таких типів колекторів. Отже, нижньовізейські багаті на органіку шари Глинсько-Солохівського газонафтоносного району В-23 і В-24-25 є термально зрілими, мають високий вміст органічного вуглецю, достатню потужність (30–120 м) та велику площу залягання. Їх можна розглядати як потенційний об’єкт для видобутку газу.Exploration of unconventional gas resources in Ukraine is highly relevant and important for achievement energy independence of Ukraine and Europe. Production of current oil & gas fields and alternative energy resources are not able to cover our needs nowadays. Now we can not fully fill these gaps by energy resources. In this article geological environments, age, mineralogy composition and maturity of unconventional shale and carbonate gas reservoirs of Lower Visean in one of the biggest field of Dnipro-Donets Basin (DDB) were studied. The hydrocarbon potential of two main target horizons V-23 and V-24-25 by using integrated approach of analyzing available core analysis data were performed. The results of the geochemical analysis show that the maturity level of shale of the Rudov beds (V-23) appear in oil window (Ro~0.8 %) which can generate oil in the early mature phase. Visean carbonates (V-24-25) have the similar level of maturity - (Ro~0.77 %). Target rocks are characterized by high total organic content (TOC): average values vary from 2% for organic-rich carbonates to 5.6 % for shales which indicates relatively good to excellent source rock generative potential. According to Xraydiffraction analyses (XRD) of black shale formation domination of silica minerals (54.6 %), calcite and clays (25.6%) with minor amounts of albite, feldspar and pyrite were observed. Carbonate platform V-24-25 logically is characterized by much higher calcite content of 52.2 % with low amount of dolomite – 5.5 %. Quite high quartz content is also observed – average value is of about 30.7 %. Clay minerals are not identified in every sample, but average values are of about 18.9 %, pyrite content – 6.8 %. It shows that Visean target formation of Glynsko-Solohivsky Petroleum region is characterized by anoxic environment. This data verified that V-23 and V-24-25 horizons are the brittle formations and favorable for multistage fracking. Thin section analysis confirms our results from mineralogical point of view. The presence of fractures in core samples is additional indicator for hydraulic fracturing and producing gas from such unconventional reservoirs. As a conclusion, the Lower Visean organic-rich formations V-23 and V-24-25 from Glynsko-Solohivsky Petroleum region are mature, are characterized by a high content of organic carbon, have enough thickness (30–120 m) and large areal extent. They should be regarded as a potential shale gas target.