Innhold
- Hva er Utica-skiferen?
- Marcellus var åpningsloven
- Hvor dyp er Utica-skiferen?
- Utica Shale-tykkelsen
- Organisk innhold i Utica-skiferen
- Conodont Alteration Index of Utica Shale
- USGS olje- og gassressursvurdering
- Utica Shale i Øst-Ohio
- Utica Shale i Pennsylvania
- Fremtidig utvikling av Utica-skiferen
Figur 1: Det grønne området på dette kartet markerer den geografiske omfanget av Utica-skiferen. Inkludert i denne utstrekningen er to sideekvivalente bergsenheter: Antes Shale i det sentrale Pennsylvania og Point Pleasant Formation of Ohio og det vestlige Pennsylvania. Disse bergartene strekker seg under flere amerikanske delstater, en del av Lake Erie, en del av Ontario-sjøen og en del av Ontario, Canada. Hvis Utica Shale-gassspillet blir utviklet i hele denne grad, vil det være større enn noe kjent naturgassfelt i dag.
Den tynne gule linjen på kartet skisserer den geografiske omfanget av Marcellus Shale Gas Play. Dette kartet viser tydelig at Utica-skiferen har et geografisk omfang som er mye større enn Marcellus-skiferen.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data levert av Energy Information Administration og USAs geologiske undersøkelse.
Hva er Utica-skiferen?
Utica Shale er en svart, kalkholdig, organisk rik skifer i middelordovikansk tid som ligger til grunn for betydelige deler av Ohio, Pennsylvania, West Virginia, New York, Quebec og andre deler av det østlige Nord-Amerika (se figur 1). I undergrunnen ligger Utica Shale noen tusen meter under Marcellus Shale, som har blitt kjent som en kilde til naturgass (se figur 2).
Utica Shale mottar for tiden mye oppmerksomhet fordi den gir store mengder naturgass, naturgassvæsker og råolje til brønner som er boret i østlige Ohio og vestlige Pennsylvania. De amerikanske geologiske undersøkelsene betyr estimater av uoppdagede, teknisk utvinnbare ukonvensjonelle ressurser indikerer at Utica Shale inneholder omtrent 38 billioner kubikkfot naturgass, rundt 940 millioner fat olje og 208 millioner fat naturgassvæsker.
Geologer har lenge ansett Utica Shale for å være en olje- og naturgassskilde. Naturgass og olje som genereres i Utica-skiferen har vandret oppover og produseres fra reservoarer i overliggende fjellenheter. En enda større mengde olje og naturgass er fremdeles fanget i Utica Shale.
Utica-skiferen har ikke blitt utvidet av to grunner: 1) dens store dybde over store deler av sin geografiske omfang, og, 2) sin begrensede evne til å gi gass og olje til en brønn på grunn av dens lave permeabilitet. Dette begynner å endre seg når horisontalboring og hydraulisk brudd brukes til å stimulere produksjonen. Disse metodene ble ikke mye brukt i Utica Shale før 2010.
Figur 1a: Dette kartet viser et eksempel på den ekstremt høye boretettheten til horisontale brønner i den østlige delen av Ohio i Utica Shale. Det må være en "søt flekk" der nede!
I slekt: Lær om mineralerettigheter
Marcellus var åpningsloven
The Marcellus Shale er en annen organisk rik bergsenhet som historisk vekket begrenset kommersiell interesse på grunn av dens lave permeabilitet. Det endret seg imidlertid i 2003 da Range Resources begynte å bore produktive brønner i Marcellus ved hjelp av horisontale boring og hydrauliske bruddteknologier. Disse metodene løste problemet med lav permeabilitet og produserte brudd som tillot væsker å strømme gjennom bergsenheten og inn i en brønn.
Nå, bare noen få år senere, har Marcellus-skifer blitt et av verdens største naturgassfelt, og Utica-skiferen - som ligger noen få tusen meter under Marcellus - har blitt et nytt boremål.
Utica Shale-oljen og naturgasspotensialet er ikke helt forstått. Det er bare blitt alvorlig boret i østlige Ohio siden 2010 (se figur 1a). Imidlertid er det allerede i ferd med å bli en betydelig produsent av olje, naturgass og naturgass. Den er mer geografisk omfattende enn Marcellus (se figur 1), den er tykkere enn Marcellus (se figur 6), og den har allerede bevist sin evne til å gi kommersielle mengder naturgass, naturgassvæsker og råolje.
Det er umulig å si akkurat nå hvor stor Utica Shale-ressursen kan være fordi den bare er blitt boret lett i det vestlige Pennsylvania og i St. Lawrence Lowlands of Quebec, Canada. I sentrum av Pennsylvania, der Utica ligger dypt nedenfor Marcellus, er den tilnærmet uprøvd med horisontal boring og hydraulisk brudd. Begrenset testing antyder at Utica Shale vil være en enorm ressurs med fossilt brensel.
Figur 2: Generalisert stratigrafisk sekvens av bergsenheter som omgir
Utica Shale og Marcellus Shale. Utica og Marcellus er så geografisk omfattende at det er umulig å presentere en stratigrafisk sekvens som vil være riktig i alle områder. Dette diagrammet viser en generalisert sekvens av bergarter som kan være til stede i det sentrale og vestlige Pennsylvania. Bilde av.
Hvor dyp er Utica-skiferen?
Utica-skiferen er mye dypere enn Marcellus. Utica Shale-høydekartet (vist som figur 3 i høyre kolonne på denne siden) har konturlinjer som viser høyden til basen til Utica Shale i føtter under havnivået. I noen deler av Pennsylvania kan Utica Shale ligge over to mil under havoverflaten. Imidlertid avtar dybden av Utica Shale mot vest inn i Ohio og nordvest under Great Lakes og inn i Canada. I disse områdene stiger Utica-skiferen til under 2000 fot under havoverflaten. Utover de potensielle kildebergområdene, stiger Utica-skiferen til jordoverflaten og kan sees i utmark. Et bilde av Utica-skiferen nær byen Donnacona, Quebec, Canada, er vist som figur 4.
De fleste av de viktigste bergsenhetene i Appalachian Basin er tykkest i øst og tynne mot vest. Bergsenhetene som oppstår mellom Marcellus-skiferen og Utica-skiferen følger denne trenden. I sentrum av Pennsylvania kan Utica være opptil 7000 fot under Marcellus-skiferen, men den dybdeforskjellen avtar mot vest. I det østlige Ohio kan Utica være mindre enn 3000 fot under Marcellus.
Disse dybdeforholdene mellom Utica-skiferen og Marcellus-skiferen er vist i de generelle tverrsnittene vist nedenfor som figur 5a og figur 5b.
Figur 3: Omtrentlig høyde for basen av Utica Shale (toppen av Trenton / Black River Limestones). Høydene vist på kartet er meter under havoverflaten.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data levert av Energy Information Administration, USAs geologiske undersøkelse og Pennsylvania Geological Survey.
Figur 5a: Tverrsnittet over viser underjordiske posisjonen til Marcellus Skifer, Utica Skifer og den kontinentale kjellerbergarten. Tverrsnittslinjen er vist som linje A-B på innsatt kartet. Legg merke til at Utica Shale er omtrent 2000 fot under Marcellus under østlige Ohio, men omtrent 6000 fot under Marcellus i det sørlige Pennsylvania. Legg også merke til at den potensielle kilden-rocken til Marcellus Shale ikke strekker seg så langt inn i Ohio som Utica.
Dette tverrsnittet ble satt sammen ved å bruke data levert av Energy Information Administration, USAs geologiske undersøkelse, Pennsylvania Geological Survey og U.S. Department of Energy.
Figur 4: Fotografi av Utica-skiferen nær byen Donnacona, Quebec, Canada. Mørke senger er skifer, lette senger er kalkstein. En del av den mørke fargen i Utica Shale kommer fra organisk materiale. En skriverpenn vises for skala. Bilde og bildetekst av The National Energy Board of Canada; fra A Primer for Understanding Canadian Shale Gas.
Figur 5b: Tverrsnittet over viser underjordiske posisjonen til Marcellus Skifer, Utica Skifer og den kontinentale kjellerbergarten. Tverrsnittslinjen er vist som linje A-B på innsatt kartet. Legg merke til at Utica-skiferen ligger omtrent 800 fot under Marcellus under vestlige New York, men omtrent 5000 fot under Marcellus i det sørlige Pennsylvania. Legg også merke til at den potensielle kilden-rocken til Marcellus Shale ikke strekker seg så langt inn i New York som Utica.
Dette tverrsnittet ble satt sammen ved å bruke data levert av Energy Information Administration, USAs geologiske undersøkelse, Pennsylvania Geological Survey og U.S. Department of Energy.
Figur 6: Tykkelseskart over bergarter som er til stede mellom toppen av Trenton / Black River Groups og toppen av Utica Shale. I noen områder er Point Pleasant Shale og Antes Shale inkludert i denne tykkelsen.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data levert av Energy Information Administration og U.S. Department of Energy.
Utica Shale-tykkelsen
Tykkelsen på Utica Shale er variabel. Gjennom det meste av omfanget varierer det i tykkelse fra under 100 fot til over 500 fot. Tykkeste områder er på østsiden av dens utstrekning, og det tynner generelt mot nordvest. Et tykkelseskart over Utica-skiferen er vist som figur 6. Selv om tykkelsen på en steinenhet er viktig for å bestemme dens olje- og gasspotensial, må det organiske innholdet, termisk modenhet og andre egenskaper være gunstig.
Organisk innhold i Utica-skiferen
Utica Shale er en organisk rik bergsenhet. De organiske stoffene er det som gir den en mørk grå til svart farge - og hydrokarbonpotensial. Mengden organisk materiale i skiferen varierer i sin utstrekning og varierer også vertikalt innenfor bergsenheten.
Et kart over den regionale variasjonen i totalt organisk karbon er vist som figur 7. Det organiske karboninnholdet er generelt høyest i midten av bergsenhetens omfang og avtar mot marginene.
Figur 7: Totalt organisk karboninnhold i Utica Shale og tilsvarende bergarter (vektprosent). Dette kartet viser at det totale organiske karboninnholdet er høyest (større enn 3%) i det omtrentlige sentrum av den geografiske utstrekningen. Høye totale organiske karbonverdier er ofte korrelert med et høyt potensiale for generering av olje og naturgass.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data fra United States Geological Survey.
Figur 10: Conodont Alteration Index Kart over Utica Shale og tilsvarende bergarter. CAI korrelerer med bergens termiske modenhet. CAI-verdier mellom 1 og 2 er normalt forbundet med nærvær av råolje, mens CAI mellom 2 og 5 normalt er assosiert med nærvær av naturgass.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data fra United States Geological Survey.
Figur 8: Eksempler på fargeendring i conodont fossiler. Bilde av USGS.
Conodont Alteration Index of Utica Shale
Conodonts er mikrofossiler av ållignende dyr som levde i marine miljøer fra det kambriske gjennom triasperioder. De er sammensatt av kalsiumfosfat og varierer i størrelse fra 0,2 til 6 millimeter. (Se figur 8.) De er nyttige for å bestemme alderen til en steinenhet og korrelere bergensene fra ett sted til et annet.
Ved oppvarming endrer konodonter farge gjennom sekvensen vist i figur 9, i henhold til temperaturen på de omkringliggende bergartene. Denne progressive fargeendringen har blitt koblet til bergtemperaturer av "conodont alteration index" (eller "CAI"). Fargeforløpet er ikke reversibelt og registrerer den maksimale temperaturen som bergartene har blitt oppvarmet til.
Når bergartene blir oppvarmet, endres organiske materialer i bergartene ved stigende temperatur. Ved en CAI på 1 gir organiske materialer i bergartene råolje. Ved en CAI på 2 begynner oljen å konvertere til naturgass.
Betydningen av Utica Shale CAI er vist på kartet i figur 10. Området mellom CAI 1 og CAI 2 er der det sannsynligvis blir funnet råolje i Utica Shale. Når CAI er større enn 2, vil naturgass sannsynligvis være det dominerende hydrokarbonet.
Figur 11: Plassering av olje- og gassvurderingsenhetene for Utica Shale bestemt av United States Geological Survey. Området med grønt er hvor brønner sannsynligvis vil komme til å komme med råolje. Området med rosa er der naturgass sannsynligvis vil være det dominerende hydrokarbonet.
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data fra United States Geological Survey.
USGS olje- og gassressursvurdering
I september 2012 publiserte United States Geological Survey en "Vurdering av uoppdagede olje- og gassressurser i ordovicium Utica Shale fra Appalachian Basin Province, 2012".
De identifiserte to vurderingsenheter i Utica Shale. De geografiske områdene dekket av disse enhetene er vist på kartet i figur 11. Utica Shale Gas Assessment Unit (Gas AU) er definert der den termiske modenheten for det organiske materialet er større enn en CAI på 2, og hvor det totale organiske karbonet er større enn 1 vektprosent.
Utica Shale Oil Assessment Unit (Oil AU) er definert der den termiske modenheten for det organiske materialet er større enn CAI på 1 men mindre enn en CAI på 2, og hvor det totale organiske karbonet er større enn 1 vektprosent.
Figur 12: Utica Shale USGS "søte flekker." Dette kartet viser de forventede optimale områdene for utvikling av Utica Shale i henhold til USGS-vurderingen fra 2012. Generelt er disse områdene der Total Organic Carbon (TOC) innholdet i Utica Shale er høyt. (Se figur 7 for TOC-kart.)
Dette kartet ble satt sammen ved å bruke data fra United States Geological Survey.
Figur 7: Utica Shale-boretillatelser ble utstedt i Ohio mellom september 2010 og oktober 2013. Kart utarbeidet ved bruk av data fra Ohio Department of Natural Resources.
Utica Shale i Øst-Ohio
Det meste av boreaktiviteten i Utica Shale har skjedd i østlige Ohio. Dette geografiske området vakte interesse av en rekke årsaker som inkluderer: 1) Utica Shale er bare noen få tusen til flere tusen meter under overflaten; og, 2) brønner som ble boret i Utica-skiferen, ga store mengder naturgassvæsker og råolje. Siden 2010 har olje- og naturgassselskaper brukt milliarder av dollar på å kjøpe utica Shale-areal i østlige Ohio og bore brønner.
De generelle tverrsnittene for Utica og Marcellus-skifer vist ovenfor som figur 5a og 5b illustrerer hvorfor Utica utvikles i noen deler av Ohio og Canada i stedet for Marcellus.
Der tverrsnitt 5a krysser Pennsylvania-Ohio statsgrense, er Marcellus-skifer over Utica og er fortrinnsvis boret fordi det er et grunnere mål. Den produktive delen av Marcellus-skiferen strekker seg imidlertid ikke til Ohio sentrum - men Utica-skiferen gjør det. I disse områdene ligger Utica-skiferen mindre enn en kilometer under overflaten.
Utica Shale viser seg å være rik på oljer og naturgassvæsker. På energiekvivalent er disse brønnene betydelig mer verdt enn brønner som produserer naturgass alene. Ohio Department of Natural Resources estimerer et utvinnbart potensial for Utica Shale mellom 1,3 og 5,5 milliarder fat olje og mellom 3,8 og 15,7 billioner kubikkfot naturgass. Selskaper som er interessert i å bore Utica Shale har oversvømmet ODNR med tillatelsessøknader (se diagram).
Pressemeldinger fra Chesapeake Energy rapporterte om flere brønner med toppfrekvens på over fem millioner kubikkfot naturgass per dag sammen med hundrevis til tusenvis av tønner med naturgassvæsker. Optimisme basert på disse boreresultatene fikk Chesapeake til å hevde at Utica Shale-eiendelene tilførte selskapet over 15 milliarder dollar i verdi.
Dette er en verdivurdering på minst $ 12 000 per dekar!
Etter å ha oppnådd vellykkede resultater fra nylige boreaktiviteter i østlige Ohio, kunngjør Chesapeake oppdagelsen av et stort nytt væskerikt skuespill i Utica Shale. Basert på den proprietære geofaglige, petrofysiske og ingeniørforskningen de siste to årene og resultatene av seks horisontale og ni vertikale brønner den har boret, mener Chesapeake at den bransjeledende 1,25 millioner netto leiekontrakten i Utica Shale-skuespillet kan være verdt $ 15 - 20 milliarder dollar i økt verdi for selskapet.Utica Shale i Pennsylvania
Det meste av skiferboreaktiviteten i Pennsylvania har rettet seg mot Marcellus-skiferen, som er over Utica-skiferen. I noen deler av Pennsylvania ligger Marcellus Shale rett over Onondaga kalkstein. Utica Shale ligger under Onondaga. Hvorfor er det viktig? Her er et sitat fra Pennsylvania Department of Environmental Protection nettsted som forklarer:
"Din olje eller gass kan produseres eller fanges fra en brønn utenfor eiendomskanalens grenser. Den eneste beskyttelsen din er faktisk hvis olje- eller gassegenskapen din er underlagt lov om olje- og gassbeskyttelse, 58 PS § 401.1 ff. Hvis Så bensinen på eiendommen din kan bli inkludert i en enhet eller sammenslåingsordre utstedt av Commonwealth etter anmodning fra en produsent på et nærliggende område. Den brønnoperatøren vil da måtte betale deg et produksjonsrenter basert på din forholdsmessige andel av produksjon fra brønnen, avhengig av hvor mye av kanalen din som ble ansett å bidra til brønnbassenget. Denne loven gjelder olje- eller gassbrønner som trenger inn i Onondaga-horisonten og er mer enn 3 800 fot dype. "Videointervju: Potensialet til andre gassskiferformasjoner i Nordøst-USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiske og nylige boreresultater for Utica Shale.
Fremtidig utvikling av Utica-skiferen
To viktige utfordringer for å utvikle Utica Shale i Pennsylvania er dens betydelige dybde og mangel på informasjon. I områder der Marcellus-skiferen er til stede, vil Utica-skiferen trolig være en ressurs i den fjerne fremtiden. Marcellus-skiferen er rimeligere å utvikle, og selskapene vil fokusere på det før de setter sitt syn på et dypere mål med en usikker gevinst.
I områder der Marcellus Shale er utviklet, vil Utica imidlertid ha en infrastrukturfordel. Boreklosser, veibaner, rørledninger, innsamlingssystemer, kartleggingsarbeid, tillatelse av klargjøringsdata og grunneierforhold kan fremdeles være nyttige for å utvikle Utica Shale.
Utica Shale ligger under deler av Lake Erie og Ontario-sjøen. Disse områdene inneholder sannsynligvis naturgass. Det er mulig at offshore-boring vil skje i innsjøene i en veldig fjern fremtid.
Videointervju: Potensialet til andre gassskiferformasjoner i Nordøst-USA. Pennsylvania State University geolog Dr. Terry Engelder beskriver historiske og nylige boreresultater for Utica Shale.
Hydraulisk brudd: Video av Questerre Energy som forklarer hvordan hydraulisk brudd og horisontal boring vil bli brukt til å utvikle Utica Shale i Quebec, Canada.
Hydraulisk brudd: Video av Questerre Energy som forklarer hvordan hydraulisk brudd og horisontal boring vil bli brukt til å utvikle Utica Shale i Quebec, Canada.