Wie finden Geologen Öl und Erdgas?
Geologen verwenden viele der Informationen, die Ihnen in diesem Modul präsentiert wurden, um öl- und erdgashaltige Gesteine zu lokalisieren. Zuerst denken Geologen darüber nach, wo sich Öl und Gas bilden, typischerweise in Gesteinen wie Schiefer, die sich in tiefen Meeresumgebungen bilden. Ein Geologe würde also zunächst nach Ablagerungsumgebungen suchen, die organisch reichen Schiefer enthalten würden. Es gibt ein paar Möglichkeiten, dies zu tun.
Eine Möglichkeit besteht darin, die Felsen an der Erdoberfläche zu betrachten. Indem wir eine geologische Karte erstellen und das, was wir an der Oberfläche finden, bis zu einer gewissen Tiefe in die Erde extrapolieren (normalerweise eine Meile oder mehr), können wir eine vernünftige Vermutung darüber anstellen, welche Gesteine sich darunter befinden und in welcher Tiefe sie vorkommen. Ein Problem dabei ist, dass Öl und Gas weit unter der Oberfläche sein können, und es ist möglich, dass Fehler oder Falten darunter existieren, die wir an der Oberfläche nicht sehen können. Hier ist ein Beispiel für einen geologischen Querschnitt, der auf der Grundlage der von der Oberfläche gesammelten Daten zusammen mit einer Kombination aus Bohrkernproben, geophysikalischen Bohrlochdaten (wie Gammastrahlen-, Dichte- und Porositätsprotokollen) und seismischen Daten erstellt wurde.
Bohrkerne können Tausende von Fuß lang sein und eine Momentaufnahme dessen liefern, was sich unter einem bestimmten Punkt befindet. Durch Bohren mehrerer Kerne Meilen voneinander entfernt, Geologen können die Gesteinseinheiten korrelieren und ein Bild von dem erstellen, was sich unter der Oberfläche zwischen den Kernen befindet. Die Kombination dieser Informationen mit Gesteinen an der Oberfläche, die Hinweise auf Gesteinsausrichtungen unten geben können, kann ein leistungsfähiges Werkzeug bei der Lokalisierung von öl- und gasführenden Formationen sein. In Gebieten, in denen in der Vergangenheit herkömmliche Bohrlöcher gebohrt wurden, Diese älteren Bohrlochprotokolle können verwendet werden, um die Tiefen und Dicken von Schieferformationen zu identifizieren und zu korrelieren, Dies kann sehr kostengünstig sein, anstatt dedizierte Bewertungsbohrlöcher in den Schiefer zu bohren. Sobald Sie eine Vorstellung davon haben, was das große Bild ist, können Sie herausfinden, wo die bestimmte Gesteinsart, die Sie suchen, sein könnte.
Eine dritte Möglichkeit, eine Vorstellung davon zu bekommen, was sich unter der Oberfläche befindet, besteht darin, eine seismische Untersuchung durchzuführen. Denken Sie von Anfang an daran, dass ein Seismologe ein Geologe ist, der Erdbeben und die Eigenschaften elastischer Wellen durch die Erde untersucht. Erdbeben erzeugen natürliche Wellen, die sich durch die Erde bewegen, und durch ihre Aufzeichnung können Seismologen zusätzlich zu den Eigenschaften der verschiedenen Erdschichten das Erdbeben selbst untersuchen. Es ist zum großen Teil Erdbeben zu verdanken, dass wir wissen, dass der äußere Kern flüssig ist!
Bei einer seismischen Untersuchung wird eine vom Menschen erzeugte Welle mit einem Muldenkipper, Dynamit oder einfach einem Hammer durch die Erde geschickt (je mehr Energie in der Welle ist, desto weiter wird sie gehen, bevor sie sich auflöst). So wie P-Wellen die gesamte Erde passieren können (wenn sie genug Energie haben) und S-Wellen keine Flüssigkeiten passieren können, interagieren verschiedene Gesteine auf unterschiedliche Weise mit den Wellen, die von Muldenkippern verursacht werden. Abhängig von den Eigenschaften des Gesteins kann die Thumper-Truck-Welle entweder passieren, reflektiert werden oder eine Kombination aus beidem. Bei einer seismischen Untersuchung wird es eine Punktquelle für die Welle geben (der Ort, von dem die Welle kommt) und eine Reihe von ‚Geophonen‘, die um die Punktquelle herum aufgestellt sind und auf die Reflexionen der Wellen ‚hören‘, wenn sie an die Oberfläche zurückkehren. Wie lange es dauert, bis die Welle zurückkehrt, hängt von den Eigenschaften des Gesteins ab, das sie reflektiert, und davon, wie tief das Gestein ist. Seismische Untersuchungen können Ihnen nicht genau sagen, welche Gesteinsarten sich unter der Oberfläche befinden, aber sie können Ihnen eine Vorstellung davon geben, wie tief und dick eine Formation sowie die strukturelle Geologie unter der Oberfläche sind.
Jede dieser Methoden zur Identifizierung der Vorgänge unter der Erdoberfläche hat ihre eigenen Unsicherheiten. Herauszufinden, was unter der Oberfläche vor sich geht, ist ein bisschen wie das Zusammensetzen eines Puzzles mit verbundenen Augen: Wir kennen nur die Formen der Teile, die wir berühren, und wir können nicht das ganze Bild sehen. Um die beste Vorstellung davon zu bekommen, was im Untergrund vor sich geht, müssen wir alle uns zur Verfügung stehenden Werkzeuge und Technologien einsetzen, um ein konzeptionelles Modell zu entwickeln, das auf dem basiert, was wir wissen. Selbst dann könnten der Interpretation Informationen fehlen oder falsch sein. Seismische Daten, die mit einem Kern oder anderen geophysikalischen Daten korreliert sind, ermöglichen es Geologen, ihre Interpretation des Kerns zu erweitern, um ein viel größeres Bild zu erhalten, ohne weitere Bohrungen durchführen zu müssen. Die folgende Abbildung ist ein verallgemeinerter, konzeptioneller Querschnitt der Verteilung des Marcellus-Schiefers im Westen von Pennsylvania.