Ocena niejednorodności złożowej przy użyciu czynnika turbulencji jako skutecznego narzędzia klasyfikacji hydraulicznych jednostek przepływowych dla odwiertu BM-85, Zatoka Sueska, Egipt

Dlaczego warstwy skalne pod Morzem Czerwonym mają znaczenie

Pod wodami egipskiej Zatoki Sueskiej cienkie warstwy piasku i mułu decydują, czy pole naftowe będzie dalej produkować, czy wyschnie. Nawet w odwiertach, które na papierze wyglądają obiecująco, niektóre warstwy skalne umożliwiają swobodny przepływ ropy, podczas gdy inne uparcie go blokują. Artykuł prezentuje nowe podejście do rozdzielania tych ukrytych warstw w pojedynczym odwiertie BM‑85, biorąc pod uwagę nie tylko porowatość skał, lecz także to, jak chaotycznie przemieszczają się przez nie płyny w drobnych kanałach.

Trudna podziemna układanka

Badanie koncentruje się na Formacji Lower Senonian, pakiecie skał zalegających głęboko pod Zatoką Sueską. Region ten jest wśród geologów znany z rozczłonkowanej, uskokowej struktury i gwałtownie zmieniających się litotypów. Zamiast prostego, jednorodnego tortu warstwowego, złoże zachowuje się raczej jak łatana kołdra zszyta z piasków, margli i cienkich łupków. Te zmienności — znane jako niejednorodność złożowa — silnie wpływają na ruch ropy, gazu i wody pod ziemią i mogą decydować o efektywności wydobycia lub pozostawieniu zasobów niewykorzystanych.

Zaglądanie w skały przez rdzenie i logi

Aby rozplątać tę złożoność, autorzy połączyli dwa typy dowodów. Po pierwsze przebadali 103 niewielkie cylindryczne próbki skał, czyli rdzenie, pobrane na głębokościach około 3,4–3,5 kilometra poniżej powierzchni. W testach laboratoryjnych zmierzono, ile pustej przestrzeni zawierają próbki (porowatość) oraz jak łatwo przepływają przez nie płyny (przepuszczalność). Po drugie przeanalizowali ciągłe pomiary rejestrowane przez narzędzia opuszczane w otwór — gammę, gęstość, neutron, sonic i oporność — aby odwzorować zmiany rodzaju skały i zawartości płynów na całej mierzalnej głębokości. Poprzez dopasowanie wyników z rdzeni do odpowiedzi logów, mogli rozszerzyć szczegółową wiedzę o skałach znacznie dalej niż tam, gdzie dostępne były rdzenie.

Wyszukiwanie najbardziej przepuszczalnych stref

Wykorzystując zintegrowany zestaw danych, zespół zidentyfikował dwie główne „strefy produkcyjne”, które mogą dostarczać węglowodory. Pay 1, przedział górny, wykazuje umiarkowaną porowatość około 21 procent i stosunkowo wysokie nasycenie ropą około 63 procent, lecz tylko umiarkowaną zdolność przepływu. Pay 2, przedział dolny, wyróżnia się jako doskonałe złoże: pomiary laboratoryjne ujawniają bardzo wysoką średnią przepuszczalność, sięgającą setek millidarcy, z efektywną porowatością między 18 a 21 procent. Razem te wartości wskazują skałę, która nie tylko magazynuje ropę, lecz także pozwala jej łatwo przemieszczać się ku odwiertowi. Jednak rozpiętość zmierzonych przepuszczalności — od niemal zamkniętych po bardzo otwarte — potwierdza, że nawet w tych strefach produkcyjnych złoże dalekie jest od jednorodności.

Kiedy przepływ przestaje być gładki

Tradycyjne oceny głównie łączą porowatość z przepuszczalnością, ale to badanie idzie o krok dalej, rozważając, jak przepływ płynów staje się nieregularny przy wyższych prędkościach lub w złożonych systemach porowych — zjawisko określane jako przepływ nie‑Darcy’ego. Autorzy stosują wielkość znaną jako czynnik turbulencji, oznaczany β, który wzrasta, gdy ścieżki płynu kręcą się i zawiązują wąskimi lub tortuowatymi porami. Obliczając β z przepuszczalności każdego rdzenia i wykreślając go względem skojarzonej miary porowatości‑przepuszczalności zwanej Indeksem Jakości Złoża (RQI), podzielili skałę na dwie hydrauliczne jednostki przepływowe. Jedna grupa ma wysoki RQI i niskie β, co wskazuje na dobrze połączone, „gładko płynące” drogi przepływu. Druga pokazuje niski RQI i wysokie β, sygnalizując ciaśniejsze, bardziej chaotyczne struktury porowe, które ograniczają przepływ nawet jeśli porowatość wydaje się na papierze akceptowalna.

Łączenie rozmiarów por z zachowaniem przepływu

Aby wyjaśnić źródło tych różnic, zespół oszacował rozmiary szyjek porowych — wąskich „szyjek” między większymi porami — korzystając ze specjalnych technik laboratoryjnych i ustalonych równań. Skały zdominowane przez większe szyjki porowe (makro‑ i megapory) mają zwykle wysoką przepuszczalność i niski współczynnik turbulencji, co czyni je priorytetowymi celami produkcji. W przeciwieństwie do nich skały z przewagą bardzo małych szyjek porowych zachowują się jak ciasne złoża: magazynują płyny, ale uwalniają je niechętnie, wykazując wysokie wartości β wskazujące na silny opór przepływu. Dodatkowa analiza zmian pojemności magazynowej i zdolności przepływowej z głębokością ujawnia, że kilka prążków o wysokiej przepuszczalności przenosi większość przepływu, podczas gdy grubsze, lecz ciaśniejsze warstwy działają głównie jako magazyny.

Co to oznacza dla zwiększenia wydobycia ropy

Z perspektywy osoby niebędącej specjalistą, badanie pokazuje, że nie każda „dobrze wyglądająca” skała jest taka sama. Dwie warstwy o podobnej porowatości mogą zachowywać się bardzo odmiennie, jeśli jedna ma otwarte, dobrze połączone pory, a druga jest zapchana cementem lub ilami. Dodając czynnik turbulencji do standardowych pomiarów, autorzy dostarczają bardziej realistyczny obraz części złoża, które rzeczywiście efektywnie dostarczają ropę. W odwiertie BM‑85, Strefa Produkcyjna 2 odpowiada najlepszej hydraulicznej jednostce przepływowej, podczas gdy Strefa Produkcyjna 1 odpowiada jednostce bardziej umiarkowanej, ale nadal produktywnej. Takie podejście — łączenie badań rdzeni, logów wiertniczych, oszacowań rozmiaru por i jednostek przepływowych opartych na β — daje operatorom w Zatoce Sueskiej i podobnych polach ostrzejsze narzędzie do lokalizowania najlepszych miejsc, planowania zalewów wodnych i ostatecznie odzyskiwania większej ilości węglowodorów z złożonych podziemnych układów.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: niejednorodność złożowa, Zatoka Sueska, hydrauliczne jednostki przepływowe, czynnik turbulencji beta, rozmiar szyjek porowych