Ist Gesteinskern wertvoller als Gold? Der „goldene Schlüssel“ zur „Öl- und Gassuche“ wird nicht umsonst so genannt!

Der Kern ist wie ein dickes Lehrbuch der Geologie, das die Evolutionsgeschichte der Schichten über Hunderte von Millionen Jahren aufzeichnet und die Geschichte der Sedimentation Schicht für Schicht erzählt. Für Erdölgeologen ist es zum goldenen Schlüssel geworden, um die Geheimnisse unterirdischer Ressourcen zu erforschen und die Tür zur unterirdischen Öl- und Gasexploration zu öffnen. Obwohl ständig neue Technologien und Methoden zur Erkennung unterirdischer geologischer Bedingungen auftauchen, ist die Rolle der Kerne nach wie vor unersetzlich durch indirekte Erkennungsmethoden. Der winzige Gesteinskern erzählt eine Geschichte über Zeit und Raum hinweg und hilft uns, das Geheimnis der Tausende von Metern unter der Erde liegenden Schichten zu lüften. Es handelt sich um die wertvollsten Basisdaten für die wissenschaftliche Forschung auf Ölfeldern. Manche Experten meinen: „Der Wert des Kerns ist gleich oder sogar höher als der Wert der gleichen Menge Gold.“

Kernakquisition

Die Welt spiegelt sich in einem kleinen Raum wider und die Details sind tiefgründig. Lassen Sie uns zunächst verstehen, wie der Gesteinskern aus Tausenden von Metern Tiefe gewonnen wird.

Das Bohren von Kernen ist vergleichbar mit dem Anfertigen pathologischer Schnitte durch einen Arzt zur Diagnose einer Krankheit. Je nach Krankheit werden unterschiedliche Stellen zum Anschneiden ausgewählt. Kerne sind zylindrische Gesteinsproben, die je nach Bedarf der geologischen Erkundung und der Ölfeldentwicklungsforschung mit Ringkernbohrern und anderen Kernbohrwerkzeugen aus den Schichten entnommen werden, oder Gesteinsblöcke, die mit einem Bohrlochkerngerät aus der Bohrlochwand entnommen werden. Zu den gängigen Kernbohrtechniken gehören konventionelles Kernbohren, geschlossenes Kernbohren, druckhaltendes Kernbohren, horizontales geschlossenes Kernbohren, dynamisches Kernbohren in tiefen Brunnen usw. Die Größe der gewonnenen Kerne variiert zwischen 5 cm und 20 cm. Diese Kerne entführen Sie mit Hilfe verschiedener Experimentiergeräte in eine bunte mikroskopische Welt.

Das Geheimnis des Kerns

Welche geheimnisvollen Informationen enthält dieser winzige Gesteinskern?

(1) Gesteinskerne können uns Aufschluss über das Alter und die Umgebung der Schichtenbildung geben. So wie wir das Alter eines Baumes anhand der Jahresringe bestimmen können, können wir durch die Identifizierung von Gesteinskernen ikonische biologische Fossilien wie Muschelkrebse, Ostrakoden und Pollen von vor Milliarden von Jahren gewinnen und den gesamten Prozess der biologischen, ökologischen und klimatischen Evolution rekonstruieren. Bisher wurden insgesamt 1.263 Arten paläontologischer Fossilien entdeckt, die zu mehr als 20 Kategorien und 445 Gattungen gehören und zur Bestimmung des stratigraphischen geologischen Alters verwendet werden können. Darüber hinaus können uns die Farbe und das Vorkommen des Kerns auch Aufschluss über die Umgebung geben, in der die Schichten einst entstanden. Beispielsweise stellt der rote Kern eine oxidierende Umgebung dar und der grüne eine reduzierende Umgebung. Horizontale Schichtung stellt eine schwache hydrodynamische Umgebung dar, und wellenförmige Schichtung oder Querschichtung stellt eine Sedimentumgebung mit starker Hydrodynamik dar. Dies ist eine wichtige Grundlage für die Exploration und Erschließung von Öl und Gas.

(2) Gesteinskerne können Aufschluss über die Entstehung von Öl und Gas geben. Öl wird hauptsächlich aus großen Mengen Algen und anderen organischen Stoffen in urzeitlichen Ozeanen und Seen gewonnen, die sich im Laufe von Millionen, Zehnmillionen oder sogar Hundertmillionen Jahren unter hohen Temperaturen und hohem Druck entwickelt haben. Durch die Analyse der Menge, Art, Qualität und Reife des ölerzeugenden Kerogens im Kern kann das Öl- und Gaserzeugungspotenzial der unterirdischen Schichten aufgedeckt werden. Durch den Einsatz analytischer Methoden wie Chromatographie, Chromatographie-Massenspektrometrie, Infrarotspektroskopie und mikroskopischer Identifizierung können wir die Entstehungseigenschaften von Öl und Gas, die Schicht, aus der sie stammen, und die vorherrschenden Migrationswege aufklären und so eine wichtige Grundlage für die Entdeckung von Öl- und Gaslagerstätten und die Berechnung von Ressourcen schaffen.

(3) Gesteinskerne können Aufschluss darüber geben, wo Öl und Gas lagern. Öl und Gas werden im Allgemeinen in Gesteinsporen gespeichert, die zehn- bis hundertmal so groß sind wie ein menschliches Haar. Durch die Untersuchung der Porenstruktur zwischen und innerhalb der Skelettpartikel im Kern können wir die Größe, Form und Konnektivitätseigenschaften der Öl- und Gasspeicherräume und Strömungskanäle verstehen. Durch die Verwendung optischer, elektronischer und konfokaler Lasermikroskopie sowie CT-Scans konnte bei der Kernanalyse eine präzise Charakterisierung vom Millimeter- bis zum Nanometerbereich und vom Zweidimensionalen bis zum Dreidimensionalen erreicht werden, was für die wissenschaftliche Erkundung und Erschließung von Ölfeldern von wichtiger Bedeutung ist.

(4) Gesteinskerne können uns Aufschluss darüber geben, wie Öl und Gas unter der Erde fließen. Öl und Gas sind in Porenräumen im Inneren des Gesteinskerns gespeichert, deren Größe von wenigen Nanometern bis zu einigen hundert Mikrometern reicht. Unter der Einwirkung von Druckunterschieden sickern sie entlang der Poren und Kehlen. Dies ist nicht so offensichtlich wie die Strömung von Flusswasser auf dem Boden und lässt sich mit bloßem Auge nur schwer erkennen. Durch die Verwendung von Mikroölverdrängung im Kern, der Messung der relativen Öl-Wasser-Permeabilität, der Bewertung der Benetzbarkeit, der Kernspinresonanztomographie und anderer Analysetechniken können wir den Zustand der Öl- und Gasvorkommen sowie die Sickereigenschaften genau verstehen und bewerten und zuverlässige Parameter für eine effiziente Öl- und Gasförderung bereitstellen.

Die Rolle des Kerns

„Auf kleinem Raum erkennt man anhand der Details das große Ganze.“ Immer mehr Ölarbeitergenerationen begannen ihre Reise zur Eroberung der Superbecken mit der Untersuchung von Gesteinskernen. Jeder einzelne Gesteinskern war Zeuge der Entwicklung der Erdölindustrie meines Landes, und Gesteinskerne haben einen herausragenden Beitrag zur Geschichte der Entwicklung der Erdölindustrie meines Landes geleistet. Beispielsweise ist die Erkundung und Entdeckung des Daqing-Ölfelds eng mit seiner effizienten Entwicklung und seinen Kernen verknüpft. Von der Songji-3-Quelle bis zur Xushen-1-Quelle und dann zur Guye-Youping-1-Quelle haben Bohrkerne eine unersetzliche und wichtige Rolle bei der Entdeckung und Erschließung von Öl und Gas gespielt.

(1) Gesteinskerne öffneten die Tür zur Erdölindustrie meines Landes. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts glaubten ausländische Wissenschaftler allgemein, dass China über keine ausreichenden Ölvorkommen verfüge. Im Jahr 1941 kehrte Li Siguang, der im Ausland studiert hatte, nach vielen Strapazen in sein Heimatland zurück. Als Reaktion auf die „Theorie der Ölarmut Chinas“ wagte er es, Fragen zu stellen, studierte fleißig, vermaß das Land des Mutterlandes mit seinen Füßen und war ein Pionier der Idee der Ölförderung an Land. Im Jahr 1958 beschloss das Zentralkomitee der Partei, die Ölförderungsstrategie nach Osten auszuweiten und bestimmte das Songliao-Becken zum Hauptkampfgebiet für die Ölförderung. Ölexplorationsteams aus dem ganzen Land versammelten sich im Songliao-Becken und begannen mit einer vorläufigen Erkundung des Gebiets. Im April 1959 wurde auf der Gaotaizi-Hebung in der Stadt Datong die erste Erkundungsbohrung, die Songji-Bohrung Nr. 3, gebohrt. In den aus sechs aufeinanderfolgenden Abschnitten in einer Tiefe von 1.050 Metern entnommenen Kernen wurden Ölimmersion und Ölgehalt beobachtet. Diese wichtige, auf Bohrkernen basierende Entdeckung bestätigt, dass das Songliao-Becken reich an Ölvorkommen ist. Am 26. September strömte ein schwarzer Öldrache aus der Bohrlochmündung und leuchtete golden in der Sonne. Dies markierte die Entdeckung des Daqing-Ölfeldes und schlug ein neues Kapitel in der Geschichte der chinesischen Erdölindustrie auf. Gleichzeitig bereicherte und entwickelte es die Theorie der terrestrischen Ölförderung und widerlegte die Schlussfolgerung westlicher Experten, dass China über keine ausreichenden Ölvorräte verfüge. Der wertvolle Kern von Songji Mitsui wurde außerdem als nationales Kulturrelikt ersten Ranges eingestuft und wird derzeit im Daqing Oilfield Core Museum aufbewahrt.

(2) Kerne spielen eine wichtige Rolle beim Verständnis und der Entwicklung von Ölfeldern. In der frühen Phase der Entwicklung des Ölfelds Daqing ging man aufgrund fehlender Daten und Erfahrung davon aus, dass es sich bei dem unterirdischen Reservoir um eine stabile, homogene Seephasenablagerung handele. Aus diesem Grund wurde die Entwicklung einer Array-Wassereinspritzung mit großer Schnittdistanz übernommen. Nach der Wassereinspritzung trat bald Wasser aus. Um die Ursache des Widerspruchs herauszufinden, analysierten und verglichen Wissenschaftler Zehntausende Meter an Bohrkernproben und gelangten schließlich zu einer Lösung: Sie lösten das Geheimnis des unterirdischen, großen terrestrischen Flussdelta-Reservoirs. Sie schufen außerdem ein Entwicklungsmodell mit „geschichtetem Bergbau, stufenweiser Anpassung und Übergang zu stabiler Produktion“, das die technische Unterstützung für das Ölfeld bereitstellte, um 27 Jahre in Folge eine jährliche Produktion von 50 Millionen Tonnen aufrechtzuerhalten und damit ein Weltwunder zu schaffen.

Nach der Erschließung durch Wasserinjektion sind noch immer fast 60 % der Reserven unter der Erde eingeschlossen. Um die Rückgewinnungsrate weiter zu verbessern, haben wir nach Tausenden von Kernverdrängungsexperimenten und theoretischen Berechnungen die Theorie der polymerviskoelastischen Ölrückgewinnung und die Theorie der Anpassungsbeziehung zwischen Rohöl mit niedrigem Säurewert und Tensiden sowie die chemische Antriebstechnologie vorangetrieben. Von der Indoor-Forschung über Pilotversuche und erweiterte Tests bis hin zur industriellen Förderung wurde die Rückgewinnungsrate kontinuierlich von 40 % für Wasserantriebe auf 50 % für Polymerantriebe und dann auf 60 % für Verbundantriebe gesteigert, wodurch eine deutliche Steigerung der Rückgewinnungsrate von unmöglich auf möglich möglich möglich wurde.

(3) Kerne haben beim Durchbruch der Exploration und Erschließung von Schieferöl eine wichtige Rolle gespielt. Viele Menschen sind mit Schieferöl vertraut. Die Vereinigten Staaten haben ihre Energieunabhängigkeit durch die Nutzung der Schieferöl- und -gasrevolution erreicht. Anders als das im Ausland erfolgreich geförderte Meeresschieferöl ist das Schieferöl meines Landes hauptsächlich terrestrisches Schieferöl. Aufgrund der instabilen Verteilung, der geringen Reife, der schlechten Durchlässigkeit und der hohen Abbaukosten haben Shell, BP und andere internationale Unternehmen vorläufige Evaluierungsstudien zum Gulong-Schieferöl durchgeführt. Ihre Antwort lautet: Weltweit wurde kein vergleichbares Schieferöl mit kommerziellem Entwicklungswert entdeckt und das Risiko der Exploration und Erschließung ist sehr hoch. Was die Erkundung von Schieferöl angeht, haben die Ölarbeiter von Daqing den Traum, im Schiefer Öl zu finden, nie aufgegeben. Auf der Grundlage der grundlegenden Explorationstheorie haben sie mutig die Bohrung Guye 1 im Zentrum des Seebeckens erkundet und eingesetzt, wo Schiefergestein weit verbreitet ist. Sie entnahmen kontinuierlich Kernproben auf einer Länge von 449 Metern. Studien haben gezeigt, dass Schiefer eine gute Speicherkapazität besitzt und die Poren und Risse durchgehend reich an Öl sind. Um die Ölproduktionskapazität von Schiefer zu überprüfen, wurde die Bohrung Guyeyouping-1 im ölreichen Abschnitt angelegt. Sie liefert täglich 40,9 Tonnen Öl und Gasäquivalent und stellt damit einen revolutionären Durchbruch beim Übergang von der „Erzeugung“ zur „Produktion“ von terrestrischem Schieferöl dar, der ebenso bedeutsam ist wie die Bohrung „Matsuki Mitsui“. Durch experimentelle Analyse und Forschung an 50.000 Kernen haben wir das traditionelle Verständnis von schlechten Reservoireigenschaften, schlechtem Ölgehalt, schlechter Fluidität und schlechter Kompressibilität durchbrochen und auf innovative Weise die Theorie der „In-situ-Akkumulation von Primärquellenreservoirs“ vorgeschlagen. Die geschätzten Schieferölvorkommen im nördlichen Teil des Songliao-Beckens betragen mehr als 10 Milliarden Tonnen. Es zeigt sich eine großflächige Öllagerstätte mit mehreren vertikalen Schichten und dem gesamten Becken in der Ebene. Es ist zu einer wichtigen strategischen Fortsetzung für den Bau eines jahrhundertealten Ölfeldes geworden und hat den Traum verwirklicht, „Daqing unter Daqing zu finden“.

Gesteinskerne spielen bei der Entwicklung und Nutzung neuer Energien erneut eine wichtige Rolle. Zahlreiche umfassende Kernuntersuchungen haben gezeigt, dass das Songliao-Becken neben reichen Öl- und Gasvorkommen auch große Mengen an grüner neuer Energie enthält, beispielsweise geothermische Energie tief unter der Erde. Durch Kernforschungen an Songke 1 und Songke 2, den ersten wissenschaftlichen Bohrlöchern meines Landes in der Kreidezeit, wurde eine riesige, 170 Millionen Jahre alte, heiße, trockene Gesteinsschicht entdeckt, die 4.000 bis 5.000 Meter unter der Erde liegt. Die Temperatur beträgt hier über 200 °C und man nennt ihn „Untergrundkessel“. Es ist das größte heiße Becken an Land in meinem Land. Die gesamten Ressourcen entsprechen 1,1 Billionen Tonnen Standardkohle, was dem Standardkohleverbrauch meines Landes in den letzten 30 Jahren entspricht. Riesige thermische Energie ist wertvolle grüne und saubere Energie und das wichtigste Schlachtfeld für die zukünftige koordinierte kohlenstoffarme Entwicklung vielfältiger Ressourcen in Ölfeldern.

Abschluss

Die Zeit vergeht langsam und die Steine ​​sprechen leise. Als „goldener Schlüssel“ der wissenschaftlichen Erforschung war der Kern Zeuge der Entwicklung der Erde und hat jeden Atemzug in der Erdgeschichte aufgezeichnet. Als „Teleskop“ zur Erforschung der Geheimnisse tief in den Schichten dient der Kern mit seinem einzigartigen Wert und seiner Bedeutung den Ölarbeitern als wissenschaftliches „Maßstab“ zur Erkundung und Erschließung von Ressourcen. Als „Schatzkarte“ für die Suche nach Öl und Gas hat der Kern die Tür zu den Schatzkammern der unterirdischen Öl- und Gasvorkommen geöffnet. Der Kern war auch Zeuge der Entwicklung und des Wachstums der Ölindustrie meines Landes. Lasst uns diese alten „Steine“ bewahren und weiterhin die Geheimnisse der tiefen Erde erforschen. Die Kerngesteine ​​werden uns sicherlich in schwierigere, breitere und tiefere Bereiche führen und in unserem fortgesetzten Kampf neue Erfolge erzielen.

Autor: Wen Jing, Shi Lei, Zhang Hong, Wu Jiayi (Explorations- und Entwicklungsforschungsinstitut der Daqing Oilfield Co., Ltd.)