Utica Shale - naturgasjätten under Marcellus?

Innehåll

• Vad är Utica Shale?
• Marcellus var öppningslagen
• Hur djupt är Utica Shale?
• Utica Shale: s tjocklek
• Organiskt innehåll i Utica Shale
• Conodont Alteration Index för Utica Shale
• USGS olje- och gasresursbedömning
• Utica Shale i östra Ohio
• Utica Shale i Pennsylvania
• Framtida utveckling av Utica Shale

Figur 1: Det gröna området på den här kartan markerar den geografiska omfattningen av Utica Shale. I denna omfattning ingår två laterala ekvivalenta bergenheter: Antes Shale i centrala Pennsylvania och Point Pleasant Formation i Ohio och västra Pennsylvania. Dessa stenar sträcker sig under flera amerikanska stater, en del av Lake Erie, en del av Ontario-sjön och en del av Ontario, Kanada. Om Utica Shale-gasspelet utvecklas under denna omfattning kommer att vara större än något känt naturgasfält idag.

Den tunna gula linjen på kartan beskriver den geografiska omfattningen av Marcellus Shale Gas Play. Denna karta visar tydligt att Utica Shale har en geografisk omfattning som är mycket större än Marcellus Shale.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Energy Information Administration och United States Geological Survey.

Vad är Utica Shale?

Utica Shale är en svart, kalkhaltig, organisk rik skiffer i medelordovicians ålder som ligger till grund för betydande delar av Ohio, Pennsylvania, West Virginia, New York, Quebec och andra delar av östra Nordamerika (se figur 1). I undergrunden ligger Utica Shale några tusen meter under Marcellus Shale, som har blivit allmänt känt som en källa till naturgas (se figur 2).

Utica Shale får för närvarande mycket uppmärksamhet eftersom det ger stora mängder naturgas, naturgasvätskor och råolja till brunnar som borras i östra Ohio och västra Pennsylvania. De amerikanska geologiska undersökningarna innebär uppskattningar av oupptäckta, tekniskt utvinnbara okonventionella resurser indikerar att Utica Shale innehåller cirka 38 biljoner kubikfot naturgas, cirka 940 miljoner fat olja och 208 miljoner fat naturgasvätskor.

Geologer har länge betraktat Utica Shale för att vara en olje- och naturgasskälla. Naturgas och olja som genereras i Utica Shale har migrerat uppåt och produceras från reservoarer i överliggande bergsenheter. En ännu större mängd olja och naturgas fångas fortfarande i Utica Shale.

Utica Shale har inte utvecklats i stor utsträckning av två skäl: 1) dess stora djup över mycket av sin geografiska omfattning, och 2) dess begränsade förmåga att ge gas och olja till en brunn på grund av dess låga permeabilitet. Detta börjar förändras när horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning används för att stimulera produktionen. Dessa metoder användes inte i stor utsträckning i Utica Shale före 2010.

Figur la: Denna karta visar ett exempel på den extremt höga borrdensiteten hos horisontella brunnar i östra Ohio-delen av Utica Shale. Det måste finnas en "sweet spot" där nere!

Relaterad: Lär dig mer om mineralerättigheter

Marcellus var öppningslagen

Marcellus Shale är en annan organisk rik rockenhet som historiskt väckte ett begränsat kommersiellt intresse på grund av dess låga permeabilitet. Det förändrades dock 2003 när Range Resources började borra produktiva brunnar i Marcellus med hjälp av horisontella borrning och hydrauliska sprickningstekniker. Dessa metoder löste problemet med låg permeabilitet och producerade sprickor som tillät vätskor att strömma genom bergsenheten och in i en brunn.

Nu bara några år senare har Marcellusskiffer blivit ett av världens största naturgasfält, och Utica Shale - som ligger några tusen meter under Marcellus - har blivit ett nytt borrmål.

Utica Shale-oljepotentialen för olja och naturgas förstås inte helt. Det har bara blivit allvarligt borrat i östra Ohio sedan 2010 (se figur 1a). Men det blir redan en betydande producent av olja, naturgas och naturgas. Det är mer geografiskt omfattande än Marcellus (se figur 1), det är tjockare än Marcellus (se figur 6), och det har redan bevisat sin förmåga att ge kommersiella mängder naturgas, naturgasvätskor och råolja.

Det är omöjligt att säga just nu hur stor Utica Shale-resursen kan vara eftersom den bara har borrats lätt i västra Pennsylvania och i St. Lawrence Lowlands of Quebec, Kanada. I centrala Pennsylvania, där Utica ligger djupt under Marcellus, är det praktiskt taget otestat med horisontell borrning och hydraulisk sprickbildning. Begränsad testning antyder att Utica Shale kommer att vara en enorm fossil bränsleresurs.

Figur 2: Generaliserad stratigrafisk sekvens av bergsenheter som omger
Utica Shale och Marcellus Shale. Utica och Marcellus är så geografiskt omfattande att det är omöjligt att presentera en stratigrafisk sekvens som skulle vara korrekt i alla områden. Detta diagram visar en generaliserad sekvens av stenar som kan finnas i centrala och västra Pennsylvania. Bild av.

Hur djupt är Utica Shale?

Utica Shale är mycket djupare än Marcellus. Utica Shale höjdkarta (visas som figur 3 i den högra kolumnen på denna sida) har konturlinjer som visar höjden av basen på Utica Shale i fötter under havsnivån. I vissa delar av Pennsylvania kan Utica Shale ligga över två mil under havsnivån. Utica Shale-djupet minskar dock västerut i Ohio och nordväst under de stora sjöarna och till Kanada. I dessa områden stiger Utica Shale till mindre än 2000 fot under havsnivån. Utanför de potentiella källstensområdena stiger Utica Shale till jordens yta och kan ses i gröna områden. Ett bild av Utica Shale nära staden Donnacona, Quebec, Kanada visas som figur 4.

De flesta av de stora stenenheterna i Appalachian Basin är tjockast i öster och tunna mot väster. Rockenheterna som uppstår mellan Marcellusskiffer och Utica-skiffer följer denna trend. I centrala Pennsylvania kan Utica vara upp till 7000 fot under Marcellus Shale, men den djupskillnaden minskar västerut. I östra Ohio kan Utica vara mindre än 3000 fot under Marcellus.

Dessa djupförhållanden mellan Utica Shale och Marcellus Shale visas i de generaliserade tvärsektionerna som visas nedan som figur 5a och figur 5b.

Figur 3: Ungefärlig höjd för basen av Utica Shale (toppen av Trenton / Black River Limestones). Höjder som visas på kartan är fötter under havsnivån.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Energy Information Administration, USA: s geologiska undersökning och Pennsylvania Geological Survey.

Figur 5a: Tvärsnittet ovan visar undervattensläget för Marcellusskiffer, Utica-skiffer och det kontinentala källarberget. Linjen i tvärsnitt visas som linje A-B på insättningskartan. Observera att Utica Shale är cirka 2000 fot under Marcellus under östra Ohio men cirka 6000 fot under Marcellus i södra centrala Pennsylvania. Observera också att den potentiella källrocken Marcellus Shale inte sträcker sig så långt in i Ohio som Utica.

Detta tvärsnitt sammanställdes med hjälp av data tillhandahållna av Energy Information Administration, United States Geological Survey, Pennsylvania Geological Survey och U.S. Department of Energy.

Figur 4: Fotografi av Utica Shale nära staden Donnacona, Quebec, Kanada. Mörka sängar är skiffer, ljusa sängar är kalksten. En del av den mörka färgen i Utica Shale kommer från organiskt material. En skrivpenn visas för skala. Bild och bildtexter av National Energy Board of Canada; från A Primer for Understanding Canadian Shale Gas.

Figur 5b: Tvärsnittet ovan visar undervattensläget för Marcellusskiffer, Utica-skiffer och det kontinentala källarberget. Linjen i tvärsnitt visas som linje A-B på insättningskartan. Observera att Utica Shale är cirka 1800 fot under Marcellus under västra New York men cirka 5000 fot under Marcellus i södra centrala Pennsylvania. Observera också att den potentiella källrocken Marcellus Shale inte sträcker sig så långt in i New York som Utica.

Detta tvärsnitt sammanställdes med hjälp av data tillhandahållna av Energy Information Administration, United States Geological Survey, Pennsylvania Geological Survey och U.S. Department of Energy.

Figur 6: Tjockkarta över klippor som finns mellan toppen av Trenton / Black River Groups och toppen av Utica Shale. I vissa områden ingår Point Pleasant Shale och Antes Shale i denna tjocklek.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Energiinformationsadministrationen och U.S. Department of Energy.

Utica Shale: s tjocklek

Tjockleken på Utica Shale kan varieras. Under de flesta av dess omfattningar varierar det i tjocklek från mindre än 100 fot till över 500 fot. De tjockaste områdena är på den östra sidan av dess omfattning, och det tunnas vanligtvis mot nordväst. En tjocklekskarta över Utica Shale visas som figur 6. Även om en bergsenhets tjocklek är viktig för att bestämma dess olje- och gaspotential, måste det organiska innehållet, termisk mognad och andra egenskaper alla vara gynnsamma.

Organiskt innehåll i Utica Shale

Utica Shale är en organisk rik rockenhet. Det organiska är det som ger den en mörkgrå till svart färg - och kolvätepotential. Mängden organiskt material i skifferen varierar i sin omfattning och varierar också vertikalt inom bergsenheten.

En karta över den regionala variationen i det totala organiska kolet visas som figur 7. Det organiska kolinnehållet är i allmänhet högst i mitten av bergenhetens omfattning och minskar mot dess marginaler.

Figur 7: Totalt organiskt kolinnehåll i Utica Shale och motsvarande bergarter (viktprocent). Denna karta visar att det totala organiska kolinnehållet är högst (mer än 3%) i det ungefärliga mitten av den geografiska omfattningen. Höga totala organiska kolvärden korreleras ofta med en hög potential för produktion av olja och naturgas.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Förenta staternas geologiska undersökning.

Figur 10: Conodont Alteration Index Karta över Utica Shale och motsvarande bergarter. CAI korrelerar med bergens termiska mognad. CAI-värden mellan 1 och 2 är normalt associerade med närvaron av råolja, medan CAI mellan 2 och 5 normalt är associerade med närvaron av naturgas.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Förenta staternas geologiska undersökning.

Figur 8: Exempel på färgförändring i conodont fossiler. Bild av USGS.

Conodont Alteration Index för Utica Shale

Conodonts är mikrofossiler av ålliknande djur som levde i marina miljöer från Kambrium genom triassperioder. De består av kalciumfosfat och sträcker sig i storlek från 0,2 till 6 millimeter. (Se figur 8.) De är användbara för att bestämma en bergsenhets ålder och korrelera bergenheter från en plats till en annan.

Vid uppvärmning ändrar konodonter färg genom den sekvens som visas i figur 9, beroende på temperaturen på de omgivande bergarterna. Denna progressiva färgförändring har kopplats till bergstemperaturer med "conodont alteration index" (eller "CAI"). Färgprogressionen är inte reversibel och registrerar den maximala temperaturen till vilken stenarna har upphettats.

När klipporna värms upp modifieras organiska material i klipporna med stigande temperatur. Vid en CAI av 1 ger organiska material i stenarna råolja. Vid en CAI på 2 börjar olja omvandlas till naturgas.

Betydelsen av Utica Shale CAI visas på kartan i figur 10. Området mellan CAI 1 och CAI 2 är där råolja troligen hittas i Utica Shale. När CAI är större än 2, är antagligen naturgas det dominerande kolvätet.

Figur 11: Plats för utvärderingsenheter för olja och gas för Utica Shale bestämd av Förenta staternas geologiska undersökning. Området med grönt är där brunnar troligtvis stöter på råolja. Området med rosa färg är där naturgas sannolikt kommer att vara det dominerande kolvätet.

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Förenta staternas geologiska undersökning.

USGS olje- och gasresursbedömning

I september 2012 publicerade Förenta staternas geologiska undersökning en "Bedömning av oupptäckta olje- och gasresurser i ordovician Utica Shale från Appalachian Basin Province, 2012".

De identifierade två utvärderingsenheter i Utica Shale. De geografiska områden som omfattas av dessa enheter visas på kartan i figur 11. Deras Utica Shale Gas Assessment Unit (Gas AU) definieras där den termiska mognaden för det organiska materialet är större än en CAI på 2, och där det totala organiska kolet är större än 1 viktprocent.

Utica Shale Oil Assessment Unit (Oil AU) definieras där den termiska mognaden för det organiska materialet är större än CAI på 1 men mindre än en CAI på 2, och där det totala organiska kolet är större än 1 viktprocent.

Figur 12: Utica Shale USGS "söta fläckar." Denna karta visar de förväntade optimala områdena för att utveckla Utica Shale enligt USGS-bedömningen från 2012. I allmänhet är dessa områden där Total Organic Carbon (TOC) -innehållet i Utica Shale är högt. (Se figur 7 för TOC-karta.)

Denna karta sammanställdes med hjälp av data från Förenta staternas geologiska undersökning.

Figur 7: Utica Shale-borrningstillstånd utfärdade i Ohio mellan september 2010 och oktober 2013. Diagram utarbetat med data från Ohio Department of Natural Resources.

Utica Shale i östra Ohio

Det mesta av borrningsaktiviteten i Utica Shale har skett i östra Ohio. Detta geografiska område väckte intresse av olika skäl som inkluderar: 1) Utica Shale är bara några tusen till flera tusen fot under ytan; och 2) brunnar som borrats in i Utica Shale gav betydande mängder naturgasvätskor och råolja. Sedan 2010 har olje- och naturgasföretag använt miljarder dollar för att förvärva Utica Shale areal i östra Ohio och borra brunnar.

De generaliserade tvärsnitten för Utica och Marcellus Shale som visas ovan som figurerna 5a och 5b illustrerar varför Utica utvecklas i vissa delar av Ohio och Kanada i stället för Marcellus.

Där tvärsnitt 5a passerar gränsen mellan Pennsylvania och Ohio, är Marcellusskiffer ovanför Utica och borras företrädesvis eftersom det är ett grundare mål. Men den produktiva delen av Marcellus Shale sträcker sig inte till centrala Ohio - men Utica Shale gör det. I de områdena ligger Utica Shale mindre än en mil under ytan.

Utica Shale visar sig vara rik på oljor och naturgasvätskor. På energikvivalenter är dessa brunnar betydligt mer värda än brunnar som producerar naturgas ensam. Ohio Department of Natural Resources uppskattar en utvinnbar potential i Utica Shale mellan 1,3 och 5,5 miljarder fat olja och mellan 3,8 och 15,7 biljoner kubikfot naturgas. Företag som är intresserade av att borra Utica Shale har översvämmat ODNR med tillståndsansökningar (se diagram).

Pressmeddelanden från Chesapeake Energy rapporterade flera brunnar med toppfrekvenser på över fem miljoner kubikfot naturgas per dag tillsammans med hundratals till tusentals fat naturgasvätskor. Optimism baserad på dessa borrresultat fick Chesapeake att hävda att deras Utica Shale-tillgångar tillförde företaget över 15 miljarder dollar i värde.

Detta är en värdering på minst 12 000 dollar per tunnland!

Efter att ha uppnått framgångsrika resultat från den senaste tidens borraktiviteter i östra Ohio tillkännager Chesapeake upptäckten av ett stort nytt vätskorikt stycke i Utica Shale. Baserat på den egenutvecklade geovetenskapliga, petrofysiska och tekniska forskningen under de senaste två åren och resultaten av sex horisontella och nio vertikala brunnar som den har borrat, tror Chesapeake att dess branschledande 1,25 miljoner nettohyres tunnland i utica Shale-spelet kan vara värt $ 15 - 20 miljarder dollar i ökat värde för företaget.

Utica Shale i Pennsylvania

De flesta av skifferborrningsaktiviteten i Pennsylvania har riktat sig till Marcellus Shale, som ligger ovanför Utica Shale. I vissa delar av Pennsylvania ligger Marcellus Shale omedelbart ovanför Onondaga kalksten. Utica Shale ligger under Onondaga. Varför är det betydelsefullt? Här är en offert från webbplatsen Pennsylvania Department of Environmental Protection som förklarar:

"Din olja eller gas kan produceras eller fångas från en brunn utanför dina gränser för egendomskanaler. I själva verket är ditt enda skydd om din olja eller gasegendom omfattas av lagen om olje- och gasskydd, 58 PS § 401.1 ff. Om så gasen på din egendom skulle kunna inkluderas i en enhets- eller poolorder som utfärdats av samväldet på begäran av en producent på en angränsande trakt. Den brunnsoperatören skulle då behöva betala en produktions royalty baserad på din beräknade andel av produktion från brunnen, beroende på hur mycket av din kanal som ansågs bidra till brunnspoolen. Denna lag gäller för olje- eller gasbrunnar som penetrerar Onondaga-horisonten och är mer än 3 800 fot djupa. "

Videointervju: Potential för andra gasskifferformationer i nordöstra USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiska och senaste borrresultat för Utica Shale.

Framtida utveckling av Utica Shale

Två viktiga utmaningar för att utveckla Utica Shale i Pennsylvania är dess betydande djup och bristen på information. I områden där Marcellusskiffer finns närvarande kommer Utica-skifferen förmodligen att vara en resurs för den avlägsna framtiden. Marcellus Shale är billigare att utveckla, och företag kommer att fokusera på det innan de sätter sitt syn på ett djupare mål med en osäker vinst.

Men i områden där Marcellus Shale har utvecklats kommer Utica att ha en infrastrukturfördel. Borrkuddar, vägbanor, rörledningar, insamlingssystem, kartläggningsarbete, tillstånd för beredningsdata och markägarförhållanden kan fortfarande vara användbart för att utveckla Utica Shale.

Utica Shale ligger bakom delar av Lake Erie och Ontario. Dessa områden innehåller troligen naturgas. Det är möjligt att offshore-borrning kommer att ske i sjöarna i en mycket avlägsen framtid.

Videointervju: Potential för andra gasskifferformationer i nordöstra USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiska och senaste borrresultat för Utica Shale.

Hydraulisk spräckning: Video av Questerre Energy som förklarar hur hydraulisk sprickbildning och horisontell borrning kommer att användas för att utveckla Utica Shale i Quebec, Kanada.

Hydraulisk spräckning: Video av Questerre Energy som förklarar hur hydraulisk sprickbildning och horisontell borrning kommer att användas för att utveckla Utica Shale i Quebec, Kanada.