Log-analyse voor identificatie en voorspelling van diagenetische facies in het eerste lid van de Dainan-formatie, Zuidelijke Gaoyou-slenk, Subei-bekken, China

Waarom gesteenteveranderingen van belang zijn voor onze energie-toekomst

Diep onder oostelijk China hebben oude rivierdelta’s dikke lagen zand en slib achtergelaten die nu een groot deel van de olie in de regio bevatten. Maar deze gesteenten zijn over tientallen miljoenen jaren samengedrukt, gecementeerd en deels opgelost, waardoor eens los zand veranderd is in compact gesteente dat vloeistoffen niet gemakkelijk doorlaat. Deze studie onderzoekt hoe die verborgen veranderingen in de gesteenten — bekend als “diagenese” — bepalen waar olie nog kan bewegen, en toont aan hoe moderne putmetingen de beste productiezones in kaart kunnen brengen zonder van elke put continue fysische kernmonsters nodig te hebben.

Van meerdelta-zanden naar compact gesteente

Het werk richt zich op een belangrijk oliehoudend interval in de Dainan-formatie binnen de Gaoyou-slenk van het Subei-bekken, een van de meest productieve petroleumbekkens in de regio. Tijdens het Eoceen brachten rivieren zand in een meer, waarmee fandeelta’s ontstonden die zich over de bekkenbodem verspreidden. In de loop van de tijd werden deze zandlagen begraven naar dieptes van 2,5 tot 3,5 kilometer en omgevormd tot zandsteen. De onderzoekers verzamelden 45 monsters uit 25 putten verspreid over de slenk, samen met aanvullende beeldvormings- en laboratoriumdatasets, om een gedetailleerd beeld te bouwen van hoe deze gesteenten er nu uitzien en hoe ze vloeistoffen opslaan.

Hoe de poriën er van dichtbij uitzien

Onder de microscoop bestaat het reservoir grotendeels uit een mengsel van kwarts, veldspaat en gesteentefragmenten — korrels die ooit op enkele contactpunten raakten maar nu stevig tegen elkaar zijn gedrukt. Porieruimte komt in verschillende vormen voor: oorspronkelijke openingen tussen korrels die de begraving overleefden, nieuwe poriën uitgewist in veldspaat en andere instabiele fragmenten door chemisch actieve vloeistoffen, kleine microfracturen en zeer kleine microporiën. Nucleaire magnetische resonantie- en kwikinjectietests tonen aan dat de gesteenten doorgaans poriën op micrometerniveau hebben die verbonden zijn door nog smallere ‘throats’, wat verklaart waarom veel intervallen zowel lage porositeit als lage permeabiliteit vertonen. Waar oplossen extra ruimte in korrels heeft uitgesleten en verbindingen tussen poriën relatief open zijn gebleven, kunnen de gesteenten nog goede reservoirs zijn; waar compactie en cementatie de overhand hebben, is stroming sterk beperkt.

Vier varianten van gesteentekwaliteit

Door mineralogie, poriebeelden en stromingsmetingen te combineren, groepeerde het team de zandstenen in vier diagenetische “facies”, of gesteentetypen gevormd door verschillende voorgeschiedenissen. Het meest gunstige type vertoont slechts zwakke compactie en beperkte klei-groei, maar sterke oplossing van veldspaat, wat zorgt voor relatief grote, goed verbonden poriën en de beste porositeit en permeabiliteit. Een tweede type is intensief gecompacteerd maar deels gered door latere oplossing, waardoor secundaire poriën ontstaan binnen een dicht gepakt raamwerk en matige stroming mogelijk is. Het derde type is zwaar opgevuld met carbonaten zoals calciet, terwijl het vierde verstopt is met kleimineralen zoals illiet; beide hebben extreem slechte connectiviteit en zijn in wezen niet-productief.

Gesteentehistorie aflezen uit putlogs

Aangezien directe kernmonsters spaarzaam en duur zijn, vroegen de onderzoekers of eenvoudige elektrische en akoestische metingen die in elke put worden geregistreerd, in plaats van laboratoriumanalyse konden dienen. Ze vonden dat elk facies een karakteristieke combinatie oplevert van gammalicht (een proxy voor klei-gehalte), akoestische reistijd (gevoelig voor porieruimte en stijfheid) en neutronrespons (beïnvloed door gebonden water in kleien). Bijvoorbeeld: de beste facies toont doorgaans lagere gammawaarden maar hogere akoestische en neutronwaarden, terwijl kleirijke, slecht stromende gesteenten uniform hoge waarden op alle drie de curven laten zien. Met deze patronen bouwde het team kruisdiagrammen en sjablonen waarmee geowetenschappers continu facies langs een boorgat kunnen toewijzen, om die resultaten vervolgens te koppelen aan 3D-seismische data om facies over het hele veld in kaart te brengen.

Gesteentetypen omzetten in betere voorspellingen

Zodra elk interval was gelabeld met zijn diagenetische facies, ontwikkelden de auteurs voor elk facies afzonderlijke wiskundige relaties tussen akoestische logs en porositeit. Deze op maat gemaakte modellen komen veel beter overeen met kernmetingen dan één uniforme formule, vooral in zones waar oplossing extra opslagruimte heeft gecreëerd. Toegepast over de Gaoyou-slenk laat de werkwijze zien dat de meest veelbelovende, door oplossing verrijkte facies zich voornamelijk clusteren in de oostelijke en zuidelijke fandeelfronten, terwijl de centrale en westelijke sectoren gedomineerd worden door gecementeerde, laagwaardige gesteenten. In eenvoudige bewoordingen levert de studie een recept om routinematige putlogs en seismische surveys om te zetten in gedetailleerde kaarten van ‘sweet spots’, zodat exploitanten de beperkte delen van een tight reservoir kunnen targeten waar de gesteenten nog voldoende verbonden porieruimte hebben om efficiënt olie te produceren.

Bronvermelding: Li, Y., Liang, B., Xia, L. et al. Logging identification and prediction of diagenetic facies in the first member of Dainan formation, Southern Gaoyou Sag, Subei Basin, China. Sci Rep 16, 4898 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35613-3

Trefwoorden: tight zandsteenreservoir, diagenetische facies, putlog-interpretatie, poriënstructuur, Gaoyou-slenk