Ocena odzyskiwalności złóż gazu łupkowego i potencjału rozwoju trójwymiarowego: studium przypadku obszaru Weiyuan, zagłębie Syczuanu

Dlaczego ten ukryty gaz ma znaczenie dla codziennego życia

W miarę jak świat szuka czystszych alternatyw dla węgla i ropy, gaz ziemny zakleszczony głęboko w skałach łupkowych stał się ważnym paliwem przejściowym. Chiny, które importują dużą część swojego gazu, szczególnie interesują się pozyskiwaniem większej ilości energii z własnego podłoża. W tej pracy analizowane jest duże pole gazu łupkowego na południowym zachodzie Chin — obszar Weiyuan w zagłębiu Syczuanu — by ustalić, ile gazu można dziś rzeczywiście odzyskać, ile pozostaje niewykorzystane oraz w jaki sposób inteligentniejszy, trójwymiarowy odwiert mógłby udostępnić znacznie więcej tego ukrytego zasobu.

Pole gazowe wykorzystujące tylko cienką warstwę skały

Na obszarze Weiyuan wywiercono już setki poziomych odwiertów do złoża składającego się ze stosu gazonośnych warstw łupków, łącznie określanych jako interwał Wufeng–Longmaxi. Mimo łącznej grubości łupków około 44–54 metrów, istniejące odwierty sięgają głównie tylko wąskiego pasa w środku. Autorzy wykazują, że szczeliny powstające podczas szczelinowania hydraulicznego zwykle osiągają wysokość zaledwie 10–15 metrów, więc obejmują tylko część pionowego przekroju skały. Po dokładnym dopasowaniu długoterminowej produkcji każdego odwiertu do właściwości skały i wysokości spękań stwierdzili, że średnio tylko około 13,8 metra grubości faktycznie dostarcza gazu — to mniej więcej 30 procent dostępnego złoża.

Pomiary, ile już wykorzystano i co pozostaje

Aby ocenić efektywność eksploatacji pola, badacze oszacowali „ostateczny odzysk” gazu dla setek odwiertów i porównali go z ilością gazu pierwotnie obecnego w objętości skały, którą dany odwiert może wpływać. Połączyli kilka metod inżynierskich, a następnie iteracyjnie dopasowywali przyjmowaną pionową grubość skały zasilającej każdy odwiert, aż obliczony odzysk zgadzał się z rzeczywistą produkcją. W całym obszarze Weiyuan typowy odwiert ostatecznie odzyskuje około trzech czwartych gazu zawartego w aktywnie objętej zasięgiem objętości skały. Jednak ponieważ odwierty sięgają tylko ograniczonej wysokości stosu łupków, ogromna część całkowitego gazu pozostaje poza zasięgiem istniejących spękań.

Ukryty gaz w nietkniętych warstwach powyżej i poniżej

Odejmując gaz już kontrolowany przez obecny system odwiertów od całkowitego zasobu geologicznego, zespół obliczył, że w głównym obszarze produkcyjnym w ziemi wciąż zalega około 1 690 × 10⁸ metrów sześciennych gazu — znacznie więcej niż dotychczas wydobyto na powierzchnię. Duża część tego pozostałego gazu leży w pionowych strefach „pozostałych” powyżej i poniżej obecnie wykorzystywanego pasa, a nie w nieodkrytych poziomych lukach między odwiertami. Średnio ponad 26 metrów grubości łupków na lokalizację pozostaje niewykorzystane, przy czym najgrubsze nietknięte przedziały i najbogatsze złoża pozostawione w rezerwie koncentrują się we wschodniej części pola. Te ustalenia wskazują wyraźne geograficzne „hotspoty”, gdzie dodatkowe warstwy mogłyby być celem nowych odwiertów.

Nie wszystkie warstwy skalne są jednakowe

Badanie dzieli też łupki na wyższej jakości skały „Typ I” oraz bardziej umiarkowane „Typ II”, w oparciu o zawartość materii organicznej, porowatość i kruchość. Wykorzystując dane z ponad 180 000 punktów w modelu geologicznym, autorzy wyliczyli, ile gazu każdy typ skały może dostarczyć na metr grubości. Stwierdzili, że przy tej samej grubości i powierzchni skała najwyższej klasy Typ I produkuje około 3,7 razy więcej gazu niż Typ II. Innymi słowy, potrzeba prawie czterokrotnie większej grubości Typu II, aby dorównać wydajności jednego metra Typu I. To rozróżnienie jest kluczowe przy planowaniu nowego, trójwymiarowego rozwoju: samo dodanie warstw nie wystarczy — operatorzy muszą skupić się na miejscach, gdzie pozostała skała jest gruba i dobrej jakości.

Wyszukiwanie najlepszych miejsc do przyszłego wiercenia

Łącząc mapy niewykorzystanej grubości, jakości skały i zasobności pozostałego gazu, autorzy wyselekcjonowali obszary najbardziej odpowiednie do wielowarstwowego, czyli „trójwymiarowego”, rozwoju. Faworyzowali strefy, gdzie zarówno całkowita niewykorzystana grubość, jak i niewykorzystana skała wysokiej jakości były znaczne, a pozostały gaz na kilometr kwadratowy był wysoki. Ten proces wytypował około 116,7 kilometra kwadratowego szczególnie obiecującego terenu we wschodniej części obszaru Weiyuan, zawierającego szacunkowo 700,7 × 10⁸ metrów sześciennych gazu, który mógłby zostać udostępniony przez starannie rozmieszczone nowe warstwy odwiertów powyżej lub poniżej istniejących.

Co to oznacza dla przyszłych dostaw gazu

Dla osób niezaznajomionych z tematem główne przesłanie jest takie, że pole gazu łupkowego Weiyuan — i prawdopodobnie wiele innych — wciąż zawiera znacznie więcej gazu, niż osiągają obecne odwierty, nawet na obszarach, które na mapie wyglądają na już mocno zagospodarowane. Dzisiejsze odwierty głównie eksploatują środkowy pas skały, pozostawiając grube strefy bogatych łupków powyżej i poniżej. Poprzez lepsze mapowanie, które warstwy są najbardziej produktywne i gdzie niewykorzystana skała jest najgrubsza, operatorzy mogą projektować nałożone odwierty poziome działające jak półki w wysokim magazynie — sięgające od góry do dołu zamiast tylko z jednego poziomu. Jeśli zastosować to uważnie, podejście trójwymiarowe może znacząco zwiększyć krajową produkcję gazu i poprawić bezpieczeństwo energetyczne, jednocześnie lepiej wykorzystując istniejącą infrastrukturę.

Cytowanie: He, S., Li, X., Lin, Y. et al. Evaluation of shale gas reserve recoverability and three-dimensional development potential: a case study of the Weiyuan Block, Sichuan basin. Sci Rep 16, 7625 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39245-5

Słowa kluczowe: gaz łupkowy, obszar Weiyuan, rozwój trójwymiarowy, wykorzystanie złoża, zagłębie Syczuanu