Geri Dön

Unconventional hydrocarbon assessment of the Silurian Formation, Ghadames Basin, Northwestern Libya

Siluriyen Tanezzuft Formasyonu'nun geleneksel olmayan hidrokarbon değerlendirmesi, Gadames Havzası, Kuzeybatı Libya

PDF İndir

  1. Tez No: 916232
  2. Yazar: EMIR BOROVAC
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SEDAT İNAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Kuzeybatı Libya'daki Ghadames Havzasında bulunan Silüriyen Tanezzuft Formasyonu, geniş organik açıdan zengin sıcak şeylleriyle, geleneksel olmayan hidrokarbon aramalarında kritik bir hedef konumundadır. Bu formasyon, önemli potansiyeline rağmen, özellikle geleneksel olmayan kaynaklar açısından yeterince araştırılmamıştır. Bu bilgi eksikliğini gidermek için, bu çalışmada formasyonun hidrokarbon potansiyelini değerlendirmek amacıyla jeolojik, jeokimyasal ve modelleme analizlerini birleştiren bütünleşik bir yaklaşım kullanılmıştır. Araştırma, gömülme geçmişi, termal olgunluk evrimi ve hidrokarbon oluşum modellerinin kapsamlı bir değerlendirmesini oluşturmak için PetroMod havza modelleme yazılımından yararlanmaktadır. Bu modelleme yaklaşımı, formasyonun bölgenin petrol sistemindeki rolünü anlamak için nicel bir çerçeve sunmaktadır. Çalışma özellikle, hidrokarbon oluşumunun zamanlamasını ve kapsamını belirlemek için gömülme derinliği, sıcaklık geçmişi ve organik madde olgunlaşması arasındaki karmaşık etkileşimi modellemeye odaklanmıştır. Ghadames Havzası, yaklaşık 350.000 kilometrekarelik bir alanı kapsayarak Kuzeybatı Libya, Güney Tunus ve Doğu Cezayir boyunca uzanmaktadır. Bölge, yapısal olarak pasif bir kıta kenarı özelliği göstermekte ve kalınlığı 6.000 metreye ulaşan Paleozoyik formasyonlardan oluşan zengin bir sedimenter istif içermektedir. Bu istifte yer alan Tanezzuft Formasyonu, benzersiz bir çift işlevli birim olarak dikkat çekmektedir - hem geleneksel kaynak kaya hem de geleneksel olmayan rezervuar özelliklerini bünyesinde barındırmaktadır. Havzanın stratigrafik yapısı, organik açıdan zengin şeyllerin ve rezervuar kumtaşlarının karmaşık bir dizilimini göstermektedir. Bu dizilim, özellikle tabanda yer alan sıcak şeyl seviyelerinde belirgindir. Formasyonun bu özel yapısı, bölgenin hidrokarbon potansiyelini önemli ölçüde artırmaktadır. İstifin alt seviyelerinde bulunan sıcak şeyller, üst seviyelerdeki kumtaşı rezervuarlarıyla birlikte, etkin bir petrol sistemi oluşturmaktadır. Tanezzuft Formasyonunun sıcak şeyl seviyeleri, anoksik deniz ortamında çökelmiş olup %1 ile %18 arasında değişen, bazı depolanma merkezlerinde ise %20'ye varan toplam organik karbon (TOC) değerleri ile karakterize edilmektedir. Bu şeyllerde bulunan organik madde, ağırlıklı olarak Tip II kerojen özelliği göstermekte ve formasyon 450 metreye varan kalınlıklara ulaşmaktadır. Formasyonun içerdiği organik maddenin yapısı ve dağılımındaki bu değişkenlik, önemli bir petrol ve gaz üretim potansiyeline işaret etmektedir. Önceki çalışmalarda öne sürülen Tip III kerojen varlığı iddiaları, bu çalışmada detaylı olarak incelenmiş ve bu yorumların şeyl içerisindeki graptolitlerin Tip III özellikleri taklit etmesinden kaynaklandığı ortaya konulmuştur. Graptolitlerin piroliz sonuçları, bunların aslında Tip II kerojen özelliklerine sahip olduğunu göstermektedir. Bu araştırmanın temel taşı olan havza modellemesi, formasyonun termal ve gömülme geçmişine dair kapsamlı bilgiler sağlamaktadır. Modelleme çalışmaları için, Ghadames Havzasının Batı Libya kesiminde, kuzey-güney doğrultusunda uzanan 480 km uzunluğundaki jeolojik kesit, ayrıntılı literatür verileri ve saha çalışmalarına dayanılarak oluşturulmuştur. Model, Tanezzuft şeyllerinden elde edilen güncel yeraltı sıcaklığı, basınç değerleri ve termal olgunluk verilerine göre titizlikle kalibre edilmiştir. Kalibre edilen model üzerinde yapılan analizler, formasyonun karmaşık gömülme tarihçesini, sıcaklık evrimini ve hidrokarbon oluşum süreçlerini aydınlatmıştır. Modellemeden elde edilen en çarpıcı bulgu, ilk büyük gömülme evresinin Hersiniyen orojenezinden önce gerçekleşmiş olmasıdır. Bu süreçte, havzanın orta kesimlerindeki Tanezzuft şeylleri, optimal sıcaklık ve basınç koşullarına ulaşarak petrol oluşum penceresine girmiştir. Bu evreyi takip eden tektonik yükselme ve yoğun aşınma süreçleri, şeyllerin sığlaşmasına neden olmuş; bunun sonucunda sıcaklık değerlerinde belirgin bir düşüş yaşanmış ve termal olgunlaşma süreci kesintiye uğramıştır. Havzanın ikinci önemli gömülme evresi, Triyas ve Miyosen dönemleri arasında gerçekleşmiştir. Bu süreç, Tanezzuft şeyllerinin termal olgunluğunun artmasına ve özellikle havzanın merkezi bölgelerinde yoğun petrol ve gaz oluşumuna zemin hazırlamıştır. Bu evreyi takip eden Alp orojenezi ile ilişkili ikinci büyük yükselme ve aşınma evresi Miyosen'de başlamış ve günümüze kadar devam etmiştir. Alp orojenezinin etkisi, Tanezzuft şeylinin güncel dağılımını ve derinlik profilini şekillendirmiştir. Buna göre formasyon, havzanın kuzey ve güney kesimlerinde daha sığ derinliklerde bulunurken, merkezi kesimlerde daha derin ve buna bağlı olarak daha yüksek olgunluk seviyelerine sahiptir. Tanezzuft şeyllerinin termal olgunluk değerleri, %0,6 ile %2,0 Ro (vitrinit yansıması) arasında geniş bir aralıkta değişim göstermektedir. En yüksek olgunluk değerleri, artan gömülme derinliklerine paralel olarak havzanın merkezi kesimlerinde gözlenmektedir. Detaylı ısı akısı ve jeotermal gradyan analizleri, havzanın hidrokarbon oluşumu için ideal koşullara sahip olduğunu doğrulamaktadır. Modelleme sonuçları, formasyonun jeolojik geçmişte hem petrol hem de gaz oluşumu için optimum sıcaklık aralığı olan 125-140°C'ye ulaştığını göstermektedir. Modellemeden elde edilen veriler, hidrokarbon oluşum sürecinin yaklaşık 300 milyon yıl önce başladığını ortaya koymaktadır. İlk aşamada petrol oluşumu ve atımı gerçekleşmiş, bunu takip eden süreçte daha derin kesimlerde termal olgunluğun artmasıyla gaz üretimi başlamıştır. Bu süreçlerin zamanlaması ve yoğunluğu, havzanın farklı bölgelerinde değişkenlik göstermekte olup, bu durum havzanın karmaşık tektonik ve termal evrimine işaret etmektedir. Tanezzuft Formasyonunun geleneksel olmayan hidrokarbon potansiyeli, karmaşık mineralojik bileşimi ile daha da belirgin hale gelmektedir. Formasyonun alt kesimindeki sıcak şeyl üyesi, %55'in üzerinde kuvars içeriğiyle dikkat çekmekte ve bu yüksek kuvars oranı, birimin hidrolik çatlatmaya uygunluğunu artırmaktadır. Bu özellik, üst seviyelerde bulunan ve yüksek kil içeriği nedeniyle üretime daha az elverişli olan şeyl seviyeleriyle belirgin bir zıtlık oluşturmaktadır. Kapsamlı hidrokarbon oluşumu ve atılım modellemeleri, özellikle sıcak şeyllerin altındaki kumtaşı seviyelerinde dikkat çekici hidrokarbon birikimlerinin varlığını ortaya koymaktadır. Bu birikimlerde gaz-petrol oranları belirli bölgelerde maksimum değerlere ulaşmakta, bu da formasyonun üretim potansiyelini vurgulamaktadır. Modellemelerden elde edilen veriler, farklı olgunluk seviyelerine göre değişen hidrokarbon potansiyelini göstermektedir. Ekonomik değerlendirmeler sonucunda, düşük olgunluktaki şeyllerde yerinde petrol miktarının 0,72 milyar varil olduğu hesaplanmıştır. Yüksek olgunluk seviyelerine sahip bölgelerde ise bu miktar yaklaşık 14,7 milyar varile ulaşmaktadır. Gaz potansiyeli açısından, en yüksek olgunluk seviyelerine sahip bölgelerde yerinde gaz miktarının 67 trilyon kübik feet düzeyinde olduğu tahmin edilmektedir. Üretim faktörleri %2 ile %10 arasında değişmekte olup, bu oranlar uygulandığında üretilebilir hidrokarbon miktarları 0,3-1,48 milyar varil petrol ve 1,34-6,7 trilyon kübik feet gaz aralığında değişmektedir. Bu sonuçlar, formasyonun hem mineralojik özellikleri hem de içerdiği hidrokarbon miktarları açısından önemli bir geleneksel olmayan kaynak potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Özellikle yüksek kuvars içeriğinin sağladığı uygun kırılganlık özellikleri, modern üretim teknikleriyle birleştiğinde, formasyonun ekonomik açıdan değerlendirilebilir bir kaynak olduğuna işaret etmektedir. Sonuç olarak, bu araştırma, Ghadames Havzasındaki Silüriyen yaşlı Tanezzuft Formasyonunun önemli bir geleneksel olmayan hidrokarbon potansiyeline sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen detaylı jeolojik ve jeokimyasal analizler, ileri düzey havza modellemesi ile birleştirilerek, formasyonun hidrokarbon sisteminin kapsamlı bir değerlendirmesi yapılmıştır. Bu bütünleşik yaklaşım, gelecekteki arama ve üretim çalışmaları için sağlam bir temel oluşturmaktadır. Araştırmanın bulguları, sadece Ghadames Havzası ve çevresi için değil, küresel ölçekte geleneksel olmayan hidrokarbon kaynaklarının değerlendirilmesi açısından da önem taşımaktadır. Özellikle havza modellemesi sonuçları, benzer jeolojik yapılara sahip diğer bölgelerdeki arama ve üretim stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilecek niteliktedir. Formasyonun çift karakterli yapısı - hem kaynak kaya hem de rezervuar olarak davranması - ve yüksek organik madde içeriği, gelecekteki enerji kaynaklarının değerlendirilmesinde önemli çıkarımlar sunmaktadır. Bu çalışma, geleneksel olmayan hidrokarbon kaynaklarının değerlendirilmesinde bütünleşik bir metodolojinin önemini vurgulamakta ve gelecekteki araştırmalar için bir örnek teşkil etmektedir. Elde edilen sonuçlar, bölgesel enerji stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlarken, küresel ölçekte benzer formasyonların değerlendirilmesinde kullanılabilecek yeni yaklaşımlar sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

The Silurian Tanezzuft Formation in the Ghadames Basin, Northwestern Libya, represents a critical focus of unconventional hydrocarbon exploration, leveraging its extensive organic-rich hot shales. This study undertakes a comprehensive geological, geochemical, and modeling analysis to elucidate the hydrocarbon potential of the Tanezzuft Formation. It integrates basin modeling with PetroMod software to evaluate burial histories, thermal maturity, and hydrocarbon generation, highlighting the formation's pivotal role in the region's petroleum system. Geologically, the Ghadames Basin spans across Northwestern Libya, Southern Tunisia, and Eastern Algeria, covering approximately 350,000 square kilometers. Structurally a passive continental margin, it exhibits a rich sequence of sedimentary deposits, with Paleozoic formations reaching up to 6,000 meters in thickness. Within this sequence, the Tanezzuft Formation emerges as a dual-functional unit, acting both as a source rock and an unconventional reservoir, with its basal hot shale being the primary focus. The stratigraphy reveals an intricate interplay of organic-rich shales and reservoir sandstones, further enhancing the region's hydrocarbon potential. The Tanezzuft Formation's hot shale intervals, deposited under anoxic marine conditions, are characterized by total organic carbon (TOC) values ranging from 1% to 18%, reaching up to 20% in some depocenters. The kerogen composition is predominantly Type-II, indicative of oil-prone organic matter, with significant thickness variations of up to 450 meters. This heterogeneity underscores its potential for oil and gas generation. The study dispels prior claims of Type-III kerogen presence, attributing such misinterpretations to the shale's graptolite content, which mimics Type-III characteristics. Basin modeling, a cornerstone of this research, provides critical insights into the thermal and burial history of the formation. For modeling, a 480 km long geolog'cal cross section, roughly in N-S orientation across the western Libya part of the Ghademes basin, was constructed based on available literature data. The model wa calibrated baed on present day subsurface temperature and thermal maturity data obtained on the Tanezzuft shales. After miodel was calibrated, the burial history, temperature history and hydrocarbon generation history have been evaluated. The striking future is that the first mjor burial took place prior toi Hercynian orogeny and at the depocenter, the Tanezzuft shale entered oil generation window. Uplift and erosion of the sedimentary cover led to shallowing of the Tanezzuft shales; leading to drop in temperature and frozen thermal maturity. The second burial episode took place between Triassic and Miocene leading to increasing maturity of the Tanezzuft shales and major oil and gas generation especially in the central basin. Second major uplift and erosion episode related to the Alpine orogeny commenced in the Miocene and continues at Present. This Alpine orogeny has shaped the Present-day burial and distribution of the Tanezzuft shale; shallower at the north and south parts of the basin and deeper and thus more mature in the central parts of the basin. The Tanezzuft shales exhibit maturity levels ranging between 0.6% and 2.0% Ro, with higher values correlating with increased depths toward the depocenter. Heat flow estimations and geothermal gradients corroborate the basin's suitability for hydrocarbon generation, with temperatures within the formation reaching 125-140°C, ideal for both oil and gas window maturation. Furthermore, the modeling highlights the onset of oil expulsion approximately 300 million years ago, with subsequent gas generation in deeper sections. The unconventional hydrocarbon potential of the Tanezzuft Formation is further emphasized through its mineralogical composition. The lower hot shale member demonstrates favorable brittleness, with quartz content exceeding 55%, making it amenable to hydraulic fracturing. This brittleness contrasts with the clay-rich warm shale, which is less conducive to production. Hydrocarbon generation and expulsion models reveal significant accumulations in sandstone intervals beneath the hot shales, with gas-to-oil ratios peaking in certain sections. Economic assessments estimate substantial in-place resources. The low-maturity oil in place is projected at 0.72 billion barrels, with peak maturity zones harboring approximately 14.7 billion barrels. Gas reserves are estimated at 67 trillion cubic feet at the highest maturity levels. Recovery factors ranging from 2% to 10% translate these estimates into potential yields of 0.3 to 1.48 billion barrels of oil and 1.34 to 6.7 trillion cubic feet of gas. In conclusion, this research underscores the Silurian Tanezzuft Formation's significance as a high-potential unconventional hydrocarbon resource in the Ghadames Basin. By integrating geological, geochemical, and advanced basin modeling techniques, it provides a robust framework for future exploration and development. The findings hold implications not only for regional energy strategies but also for advancing unconventional hydrocarbon methodologies globally.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    916192

    Unconventional hydrocarbon resource assessment for the silurian shales in Diyarbakır Basin, Southeastern Türkiye

    Diyarbakır Havzasında silüriyen şeyllerinin ankonvansiyonel hidrokarbon potansiyelinin değerlendirilmesi

    CEREN SEVİMLİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT İNAN

  2. Tez No

    899179

    Reservoir characterization of unconventional dadaş formation in Southeastern Türkiye: Facies distribution and fracture modelling implications

    Ankonvansiyonel dadaş formasyonu rezervuar karakterizasyonu: Fasiyes dağılımları ve doğal çatlak modellemesi, Güneydoğu Anadolu Türkiye

    CANALP ÖZKUL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL ÖMER YILMAZ

    DR. FETHİ BENSENOUCİ

  3. Tez No

    672562

    Unconventional gas system characteristics and depositional environment modeling of silurian mudstones: Central Taurides and western Pontides, Turkey

    Siluriyen çamurtaşlarının geleneksel olmayan gaz sistem özellikleri ve depolanma ortamının modellemesi: Orta Toroslar ve batı Karadeniz kuşağı, Türkiye

    ZEYNEP DÖNER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL

  4. Tez No

    807137

    Trakya havzası'nda Mezardere formasyonu'nun ankonvansiyonel hidrokarbon potansiyelinin değerlendirilmesi

    Assessment of unconventional hydrocarbon potential of the Mezarede formation in Thrace basin

    MERVE USANMAZ KUREŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT İNAN

  5. Tez No

    953211

    Güneydoğu anadolu bölgesi sıkı kumtaşı konvansiyonel olmayan rezervuar kayası örneğinde fracman yazılımı kullanarak hidrolik çatlak gelişiminin analizi

    Analysis of hydraulic fracture development using fracman in the example of tight sandstone unconventional reservoir rock of southeastern anatolia region

    MEHMET TOLGA SİPAHİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYHAN DEVELİ

Geri Dön