BM-85井（スエズ湾、エジプト）における水力流動ユニット分類の実効的手段としての乱流係数を用いた貯留層不均質性の評価

紅海下の地層が重要な理由

エジプトのスエズ湾の海底に広がる薄い砂層や泥層は、油田が生産を続けられるか枯渇するかを左右します。紙の上で期待できそうに見える井戸でも、ある地層は油を自由に流し、別の地層は頑としてそれを止めます。本稿は、BM‑85という単一井内の隠れた地層を分類する新しい方法を取り上げます。岩石の間隙率だけでなく、そこを流れる流体が小さな通路を通る際にどれほど混沌とした動きをするかに着目します。

手強い地下のパッチワーク

本研究は、スエズ湾の深部に位置する下セノニアン層を対象にしています。この地域は、断層が入り組み、地質が急速に変化することで地質学者の間で知られています。単純な均質な層状構造ではなく、砂、マール、薄い頁岩が縫い合わされたパッチワークのような振る舞いを示します。これらの変化、すなわち貯留層の不均質性は、地下での油、ガス、水の移動に大きな影響を与え、効率的な生産と取り残された資源の差を生みます。

コアとログで岩石を覗く

この複雑さを解きほぐすために、著者らは二種類の証拠を組み合わせました。まず、地表下約3.4〜3.5キロメートルの間から採取された103本の小さな円筒状岩石試料（コア）を調べました。実験室試験では、これら試料の空隙率（間隙率）と流体がどれだけ通りやすいか（透水性）を測定しました。次に、井戸に下ろした計測器で得られる連続的な測定—ガンマ線、密度、ニュートロン、ソニック、抵抗率ログ—を解析して、全深度にわたる岩相や流体の変化をマッピングしました。コア結果をログ応答と照合することで、コアが得られた限られた箇所を越えて詳細な岩石情報を拡張できました。

生産のための有望域を見つける

この統合データセットを用いて、研究チームは炭化水素を生産可能な主な“ペイゾーン”を二つ特定しました。上部区間のPay 1は間隙率約21％の中程度で、油飽和度は約63％と比較的高いものの、流動能力は控えめです。下部区間のPay 2は卓越した貯留層で、実験室測定では平均透水率が数百ミリダルシーと非常に高く、有効間隙率は18〜21％の範囲です。これらの数値は、油を貯留するだけでなく、油が井戸へ十分に移動する性質を示しています。しかし、測定された透水率の幅はほぼ封じられたものから非常に開いたものまであり、これらのペイゾーン内でも貯留層が均質ではないことを裏付けています。

流れが滑らかでなくなるとき

従来の評価は主に間隙率と透水率を結び付けますが、本研究は、流速が高い場合や複雑な細孔系では流れが不規則になる（非ダーシー流）という挙動も考慮に入れています。著者らは乱流係数βという量を用い、細孔が狭く曲がりくねるほどβは上昇します。各コアの透水率からβを算出し、これを貯留層品質指標（RQI）という間隙率・透水率を組み合わせた指標とプロットすることで、岩石を二つの水力流動ユニットに分けました。一方の群はRQIが高くβが低く、よく連結した「滑らかに流れる」経路を示します。もう一方はRQIが低くβが高く、見かけ上間隙率が許容範囲でもセメントや粘土などで締め付けられた細孔構造が動きを制限することを示しています。

細孔サイズと流動挙動の結びつき

これらの差が生じる理由を明らかにするため、チームは実験室の手法と既存の式を用いて細孔頸部サイズ（大きな細孔同士をつなぐ狭い首の部分）を推定しました。大きな細孔頸部（マクロ〜メガポア）を支配する岩石は高い透水性と低い乱流係数を示し、生産の主要ターゲットになります。対照的に非常に小さな細孔頸部が優勢な岩石は、流体を貯えるものの放出を渋り、β値が高く流れに対する強い抵抗を示します。貯蔵能力と流動能力が深さとともにどのように変化するかの追加解析からは、数本の高透水率の流脈が大部分の流れを担い、厚めだが締まった地層は主に貯蔵の役割を果たすことが示されました。

より多くの石油を生産するための意味

非専門家の視点から見ると、本研究は「見た目の良い」岩石が皆同じではないことを示しています。同じような間隙率を持つ二つの層でも、片方が開いた良好につながる細孔を持ち、もう片方がセメントや粘土で詰まっていれば挙動は大きく異なります。乱流係数を標準測定に加えることで、どの部分の貯留層が実際に効率よく油を供給するかについてより現実的な像が得られます。BM‑85ではペイゾーン2が最良の水力流動ユニットと一致し、ペイゾーン1はより控えめながらも生産的なユニットに対応しています。コア試験、ウェルログ、細孔サイズ推定、βに基づく流動ユニットを組み合わせるこの手法は、スエズ湾や類似の鉱区のオペレーターにとって、最良域の特定、水注入計画、そして複雑な地下環境からのより多くの炭化水素回収に資する鋭いツールを提供します。

引用: Al-Alfy, I.M., El-Sawy, M.Z., Salama, N.S. et al. Assessing reservoir heterogeneity using the turbulence factor as an effective tool for hydraulic flow unit classification for BM-85 Well, Gulf of Suez, Egypt. Sci Rep 16, 7185 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37379-0

キーワード: 貯留層の不均質性, スエズ湾, 水力流動ユニット, 乱流係数ベータ, 細孔頸部サイズ