Utica skifer - naturgasgiganten under Marcellus?

Indhold

• Hvad er Utica-skiferen?
• Marcellus var åbningsloven
• Hvor dybt er Utica-skiferen?
• Utica-skiferens tykkelse
• Organisk indhold i Utica-skiferen
• Conodont Alteration Index for Utica Shale
• USGS Oil and Gas Resource Assessment
• Utica Shale i det østlige Ohio
• Utica Shale i Pennsylvania
• Fremtidig udvikling af Utica-skiferen

Figur 1: Det grønne område på dette kort markerer den geografiske udstrækning af Utica-skiferen. Inkluderet i dette omfang er to sideværts ækvivalente klippeenheder: Antes Shale i det centrale Pennsylvania og Point Pleasant Formation of Ohio og det vestlige Pennsylvania. Disse klipper strækker sig under flere amerikanske stater, en del af Lake Erie, en del af Ontario-søen og en del af Ontario, Canada. Hvis Udica Shale-gasspil udvikles gennem dette omfang, vil det være større end ethvert kendt naturgasfelt i dag.

Den tynde gule linje på kortet skitserer den geografiske udstrækning af Marcellus Shale Gas Play. Dette kort viser tydeligt, at Utica-skiferen har et geografisk omfang, der er meget større end Marcellus-skiferen.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data leveret af Energy Information Administration og De Forenede Staters geologiske undersøgelse.

Hvad er Utica-skiferen?

Utica-skiferen er en sort, kalkholdig, organisk rig skifer i middelordovicisk alder, der ligger til grund for betydelige dele af Ohio, Pennsylvania, West Virginia, New York, Quebec og andre dele af det østlige Nordamerika (se figur 1). I undergrunden ligger Utica-skiferen et par tusinde meter under Marcellus-skiferen, der er blevet bredt kendt som en kilde til naturgas (se figur 2).

Utica-skiferen får i øjeblikket meget opmærksomhed, fordi det giver store mængder naturgas, naturgasvæsker og råolie til brønde, der er boret i det østlige Ohio og det vestlige Pennsylvania. De amerikanske geologiske undersøgelser betyder estimater af uopdagede, teknisk genvindelige ukonventionelle ressourcer, der tyder på, at Utica Shale indeholder ca. 38 billioner kubikfod naturgas, ca. 940 millioner tønder olie og 208 millioner tønder naturgasvæsker.

Geologer har længe betragtet Utica Shale som en olie- og naturgasskilde. Naturgas og olie produceret i Utica-skiferen er vandret opad og produceres fra reservoirer i overliggende klippeenheder. En endnu større mængde olie og naturgas er stadig fanget i Utica Shale.

Utica-skiferen er af to grunde ikke blevet udbygget omfattende: 1) dens store dybde over meget af sin geografiske udstrækning, og 2) dens begrænsede evne til at give gas og olie til en brønd på grund af dens lave permeabilitet. Dette begynder at ændre sig, når vandret boring og hydraulisk brud bruges til at stimulere produktionen. Disse metoder blev ikke udstrakt anvendt i Utica Shale før 2010.

Figur 1a: Dette kort viser et eksempel på den ekstremt høje boretæthed af vandrette brønde i den østlige del af Ohio i Utica Shale. Der skal være en "sød plet" dernede!

Relaterede: Lær om mineralerettigheder

Marcellus var åbningsloven

Marcellus Shale er en anden organisk rig klippeenhed, der historisk tiltrakkede en begrænset kommerciel interesse på grund af dens lave permeabilitet. Det ændrede sig dog i 2003, da Range Resources begyndte at bore produktive brønde i Marcellus ved hjælp af horisontale boringer og hydrauliske brudteknologier. Disse metoder løste problemet med lav permeabilitet og frembragte brud, der gjorde det muligt at flyde væsker gennem klippeenheden og ind i en brønd.

Nu kun få år senere er Marcellus-skiferen blevet et af verdens største naturgasfelter, og Utica-skiferen - beliggende et par tusinde meter under Marcellus - er blevet et nyt boremål.

Olie- og naturgaspotentialet i Utica Shale er ikke fuldt ud forstået. Det er kun blevet alvorligt boret i det østlige Ohio siden 2010 (se figur 1a). Dog er det allerede ved at blive en betydelig producent af olie-, naturgas- og naturgasvæsker. Det er mere geografisk omfattende end Marcellus (se figur 1), det er tykkere end Marcellus (se figur 6), og det har allerede bevist sin evne til at give kommercielle mængder naturgas, naturgasvæsker og råolie.

Det er umuligt at sige på dette tidspunkt nøjagtigt, hvor stor Utica Shale-ressource kan være, fordi den kun er let blevet boret i det vestlige Pennsylvania og i St. Lawrence Lowlands i Quebec, Canada. I det centrale Pennsylvania, hvor Utica er dybt under Marcellus, er det praktisk taget ikke-testet med vandret boring og hydraulisk brud. Begrænset test antyder, at Utica Shale vil være en enorm fossil brændstofressource.

Figur 2: Generaliseret stratigrafisk sekvens af klippeenheder, der omgiver
Utica Shale og Marcellus Shale. Utica og Marcellus er så geografisk omfattende, at det er umuligt at præsentere en stratigrafisk sekvens, der ville være korrekt i alle områder. Dette diagram viser en generaliseret række af klipper, der kan være til stede i det centrale og vestlige Pennsylvania. Billede af.

Hvor dybt er Utica-skiferen?

Utica-skiferen er meget dybere end Marcellus. Utica Shale-højdekortet (vist som figur 3 i højre søjle på denne side) har konturlinjer, der viser højden af ​​basen på Utica-skiferen i fødder under havets overflade. I nogle dele af Pennsylvania kan Utica Shale være over to miles under havets overflade. Imidlertid falder dybden af ​​Utica-skiferen mod vest ind i Ohio og mod nordvest under De Store Søer og ind i Canada. I disse områder stiger Utica-skiferen til under 2000 fod under havets overflade. Ud over de potentielle kildebergområder stiger Utica Shale til jordens overflade og kan ses i outcrop. Et figurbillede af Utica Shale nær byen Donnacona, Quebec, Canada er vist som figur 4.

De fleste af de store klippeenheder i Appalachian Basin er tykst i øst og tynde mod vest. Rockeenhederne, der forekommer mellem Marcellus-skiferen og Utica-skiferen, følger denne tendens. I det centrale Pennsylvania kan Utica være op til 7000 fod under Marcellus Skifer, men denne dybdeforskel falder mod vest. I det østlige Ohio kan Utica være mindre end 3000 meter under Marcellus.

Disse dybdeforhold mellem Utica-skiferen og Marcellusskiferen er vist i de generaliserede tværsnit, der er vist nedenfor som figur 5a og figur 5b.

Figur 3: Omtrentlig højde til bunden af ​​Utica Shale (toppen af ​​Trenton / Black River Limestones). Højder vist på kortet er fødder under havets overflade.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data leveret af Energy Information Administration, USAs geologiske undersøgelse og Pennsylvania Geological Survey.

Figur 5a: Tværsnittet ovenfor viser positionen for undergrunden af ​​Marcellus Skifer, Utica Skifer og den kontinentale kældergrude. Tværsnitslinjen er vist som linje A-B på indsatskortet. Bemærk, at Utica Shale er omkring 2000 meter under Marcellus under det østlige Ohio, men ca. 6000 meter under Marcellus i det sydlige Pennsylvania. Bemærk også, at den potentielle kilde-rock fra Marcellus Shale ikke strækker sig så langt ind i Ohio som Utica.

Dette tværsnit blev udarbejdet ved hjælp af data leveret af Energy Information Administration, USA's Geological Survey, Pennsylvania Geological Survey og U.S. Department of Energy.

Figur 4: Fotografi af Utica-skifer nær byen Donnacona, Quebec, Canada. Mørke senge er skifer, lette senge er kalksten. En del af den mørke farve i Utica Shale kommer fra organisk stof. En skrivepenn vises for skala. Billed og billedtekst af Canadas National Energy Board; fra A Primer til forståelse af canadisk skifergas.

Figur 5b: Tværsnittet ovenfor viser positionen for undergrunden af ​​Marcellus Skifer, Utica Skifer og den kontinentale kældergrude. Tværsnitslinjen er vist som linje A-B på indsatskortet. Bemærk, at Utica Shale er omkring 1800 meter under Marcellus under det vestlige New York, men ca. 5000 meter under Marcellus i det sydlige Pennsylvania. Bemærk også, at Marcellus Shale's potentielle kilde-rock ikke strækker sig så langt ind i New York som Utica.

Dette tværsnit blev udarbejdet ved hjælp af data leveret af Energy Information Administration, USA's Geological Survey, Pennsylvania Geological Survey og U.S. Department of Energy.

Figur 6: Tykkelseskort over klipper til stede mellem toppen af ​​Trenton / Black River Groups og toppen af ​​Utica Shale. I nogle områder er Point Pleasant Shale og Antes Shale inkluderet i denne tykkelse.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data leveret af Energy Information Administration og U.S. Department of Energy.

Utica-skiferens tykkelse

Tykkelsen på Utica-skiferen er variabel. I det meste af dets omfang varierer det i tykkelse fra mindre end 100 fod til over 500 fod. Tykkeste områder er på den østlige side af dens udstrækning, og det tyndes generelt mod nordvest. Et tykkelseskort over Utica-skiferen er vist som figur 6. Selv om tykkelsen af ​​en klippeenhed er vigtig for at bestemme dens olie- og gaspotentiale, skal det organiske indhold, termisk modenhed og andre egenskaber alle være gunstige.

Organisk indhold i Utica-skiferen

Utica Shale er en organisk rig klippeenhed. Det organiske er det, der giver det en mørkegrå til sort farve - og carbonhydridpotentiale. Mængden af ​​organisk materiale i skiferen varierer i dets omfang og varierer også lodret inden for klippeenheden.

Et kort over den regionale variation i det samlede organiske kulstof er vist som figur 7. Det organiske kulstofindhold er generelt højest i midten af ​​klippeenhedens udstrækning og falder mod dens margener.

Figur 7: Samlet organisk kulstofindhold i Utica-skiferen og ækvivalente sten (vægtprocent). Dette kort viser, at det samlede organiske kulstofindhold er højest (større end 3%) i det omtrentlige centrum af den geografiske udstrækning. Høje samlede organiske kulstofværdier er ofte korreleret med et stort potentiale ved produktion af olie og naturgas.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data fra USAs geologiske undersøgelse.

Figur 10: Conodont Alteration Index Kort over Utica-skiferen og tilsvarende klipper. CAI korrelerer med bergens termiske modenhed. CAI-værdier mellem 1 og 2 er normalt forbundet med tilstedeværelsen af ​​rå olie, mens CAI mellem 2 og 5 normalt er forbundet med tilstedeværelsen af ​​naturgas.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data fra USAs geologiske undersøgelse.

Figur 8: Eksempler på farveændring i conodont-fossiler. Billede af USGS.

Conodont Alteration Index for Utica Shale

Conodonts er mikrofossiler af ållignende dyr, der levede i marine miljøer fra det kambriske gennem triasperioder. De er sammensat af calciumphosphat og varierer i størrelse fra ca. 0,2 til 6 mm. (Se figur 8.) De er nyttige til at bestemme alderen på en klippeenhed og korrelere klippeenheder fra et sted til et andet.

Ved opvarmning skifter konodonter farve gennem sekvensen vist i figur 9 i henhold til temperaturen på de omgivende klipper. Denne progressive farveændring er blevet knyttet til klippetemperaturer ved hjælp af "conodont alteration index" (eller "CAI"). Farveprogression er ikke reversibel og registrerer den maksimale temperatur, som klipperne er blevet opvarmet til.

Når klipperne opvarmes, ændres organiske materialer i klipperne ved stigende temperatur. Ved en CAI på 1 giver organiske materialer i klipperne råolie. Ved en CAI på 2 begynder olie at omdannes til naturgas.

Betydningen af ​​Utica Shale CAI er vist på kortet i figur 10. Området mellem CAI 1 og CAI 2 er hvor råolie sandsynligvis findes i Utica Shale. Hvor CAI er større end 2, er naturgas sandsynligvis det dominerende carbonhydrid.

Figur 11: Placering af olie- og gasvurderingsenhederne for Utica Shale bestemt af De Forenede Geologiske Undersøgelser. Området med grønt er, hvor brønde sandsynligvis støder på råolie. Området med lyserødt er, hvor naturgas sandsynligvis vil være det dominerende carbonhydrid.

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data fra USAs geologiske undersøgelse.

USGS Oil and Gas Resource Assessment

I september 2012 offentliggjorde De Forenede Staters Geologiske Undersøgelse en "Vurdering af uopdagede olie- og gasressourcer fra ordovician Utica Shale fra Appalachian Basin Province, 2012".

De identificerede to vurderingsenheder i Utica Shale. De geografiske områder, der er dækket af disse enheder, er vist på kortet i figur 11. Deres Utica Shale Gas Assessment Unit (Gas AU) er defineret, hvor den termiske modenhed af det organiske stof er større end en CAI på 2, og hvor det samlede organiske kulstof er større end 1 vægtprocent.

Utica Shale Oil Assessment Unit (Oil AU) er defineret, hvor den termiske modenhed af det organiske stof er større end CAI på 1 men mindre end en CAI på 2, og hvor det samlede organiske kulstof er større end 1 vægtprocent.

Figur 12: Utica Shale USGS "søde pletter." Dette kort viser de forventede optimale områder til udvikling af Utica Shale i henhold til USGS-vurderingen fra 2012. Generelt er disse områder, hvor det samlede organiske kulstofindhold (TOC) i Utica Shale er stort. (Se figur 7 for TOC-kort.)

Dette kort blev udarbejdet ved hjælp af data fra USAs geologiske undersøgelse.

Figur 7: Utica Shale-boretilladelser udstedt i Ohio mellem september 2010 og oktober 2013. Diagram udarbejdet ved hjælp af data fra Ohio Department of Natural Resources.

Utica Shale i det østlige Ohio

Det meste af boreaktiviteten i Utica Shale har fundet sted i det østlige Ohio. Dette geografiske område tiltrækkede interesse af forskellige årsager, der inkluderer: 1) Utica Shale er kun et par tusinde til flere tusinde meter under overfladen; og 2) brønde, der blev boret i Utica-skiferen, gav betydelige mængder naturgasvæsker og råolie. Siden 2010 har olie- og naturgasfirmaer brugt milliarder af dollars på at erhverve Utica Shale-areal i det østlige Ohio og bore brønde.

De generaliserede tværsnit for Utica og Marcellus Skifer vist ovenfor som figur 5a og 5b illustrerer, hvorfor Utica udvikles i nogle dele af Ohio og Canada i stedet for Marcellus.

Hvor tværsnit 5a passerer Pennsylvania-Ohio statsgrænsen, er Marcellus-skiferet over Utica og bores fortrinsvis, fordi det er et lavere mål. Den produktive del af Marcellus-skiferen strækker sig imidlertid ikke ind i det centrale Ohio - men Utica-skiferen gør det. I disse områder er Utica-skiferen mindre end en kilometer under overfladen.

Utica Shale viser sig at være rig på olie- og naturgasvæsker. På energiækvivalent er disse brønde betydeligt mere værd end brønde, der producerer naturgas alene. Ohio Department of Natural Resources estimerer et udvindbart potentiale i Utica Shale mellem 1,3 og 5,5 milliarder tønder olie og mellem 3,8 og 15,7 billioner kubikfod naturgas. Virksomheder, der er interesseret i at bore Utica Shale, har oversvømmet ODNR med tilladelsesansøgninger (se diagram).

Pressemeddelelser fra Chesapeake Energy rapporterede om flere brønde med en højeste hastighed på over fem millioner kubikfod naturgas pr. Dag sammen med hundreder til tusinder af tønder med naturgasvæsker. Optimisme baseret på disse boreresultater fik Chesapeake til at hævde, at deres Utica Shale-aktiver tilføjede over 15 milliarder dollars til virksomheden.

Dette er en værdiansættelse på mindst $ 12.000 pr. Acre!

Efter at have opnået succesrige resultater fra de nylige boreaktiviteter i det østlige Ohio, annoncerer Chesapeake opdagelsen af ​​et stort nyt væskerigt skuespil i Utica Shale. Baseret på sin proprietære geovidenskabelige, petrofysiske og ingeniørmæssige forskning i de sidste to år og resultaterne af seks horisontale og ni lodrette brønde, den har boret, mener Chesapeake, at dets branche-førende 1,25 millioner nettolejemål i Utica Shale-spillet kunne være værd $ 15 - 20 milliarder dollars i øget værdi for virksomheden.

Utica Shale i Pennsylvania

De fleste af skiferboreaktiviteterne i Pennsylvania har målrettet Marcellus-skiferen, der er over Utica-skiferen. I nogle dele af Pennsylvania er Marcellus Shale umiddelbart over Onondaga kalksten. Utica Shale er placeret under Onondaga. Hvorfor er det vigtigt? Her er et citat fra Pennsylvania Department of Environmental Protection websted, der forklarer:

"Din olie eller gas kan produceres eller opsamles fra en brønd uden for dine ejendomskanalgrænser. Faktisk er din eneste beskyttelse, hvis din olie- eller gasegendom er underlagt loven om olie- og gasbeskyttelse, 58 PS § 401.1 ff. Hvis så gassen på din ejendom kunne inkluderes i en enheds- eller poolordre, der er udstedt af Commonwealth efter anmodning fra en producent på en tilstødende kanal. Denne brøndoperatør skulle derefter betale dig en produktionsafgift baseret på din proraterede andel af produktion fra brønden, afhængigt af hvor meget af din kanal, der blev anset for at bidrage til brøndpuljen. Denne lov gælder olie- eller gasbrønde, der trænger ind i Onondaga-horisonten og er mere end 3.800 fod dybe. "

Videointerview: Potentiale for andre gasskiferformationer i det nordøstlige USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiske og nylige boreresultater for Utica Shale.

Fremtidig udvikling af Utica-skiferen

To vigtige udfordringer for at udvikle Utica Shale i Pennsylvania er dens betydelige dybde og mangel på information. I områder, hvor Marcellus-skiferen er til stede, vil Utica-skiferen sandsynligvis være en ressource i den fjerne fremtid. Marcellus-skiferen er billigere at udvikle, og virksomhederne vil fokusere på den, inden de sætter deres syn på et dybere mål med en usikker udbetaling.

I områder, hvor Marcellus Shale er blevet udviklet, vil Utica imidlertid have en infrastrukturfordel. Borepuder, veje, rørledninger, indsamlingssystemer, landmålsarbejde, tilladelsesforberedelsesdata og jordsejerforhold kan stadig være nyttige til udvikling af Utica-skiferen.

Utica-skiferen ligger under dele af søen Erie og Ontario-søen. Disse områder indeholder sandsynligvis naturgas. Det er muligt, at offshore-boringer vil finde sted i søerne i den meget fjerne fremtid.

Videointerview: Potentiale for andre gasskiferformationer i det nordøstlige USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiske og nylige boreresultater for Utica Shale.

Hydraulisk brud: Video af Questerre Energy, der forklarer, hvordan hydraulisk brud og vandret boring vil blive brugt til at udvikle Utica Shale i Quebec, Canada.

Hydraulisk brud: Video af Questerre Energy, der forklarer, hvordan hydraulisk brud og vandret boring vil blive brugt til at udvikle Utica Shale i Quebec, Canada.