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114 年度 石油開發技術研究發展計畫-詳細

內容
石油基金114年度編列新臺幣6,550萬元預算,鼓勵國內石油業者進行石油開發技術研究發展。經濟部能源署依公開審查作業程序,114年度同意補助台灣中油公司及台塑石化公司執行石油開發技術研究發展計畫共8案,分別為:
1.查德M構造石油系統研究
2.鐵砧山氣田鄰近地層之減碳技術研究
3.墨西哥Macuspana盆地區域地質架構與油氣潛能評估
4.澳洲D油田鄰近礦區油氣潛能評估
5.Bedout次盆地盆地演化研究
6.墨西哥B礦區封閉構造研究
7.生產井產能優化管理整合研究
8.美國路易斯安那州Haynesville頁岩氣礦區生產策略開發評估

114年度8項計畫,其中5案為探勘技術研究計畫,主要進行石油系統、生油潛能研究與油氣潛能評估,其成果可廣泛應用於後續探勘開發或投資決策之參考;生產技術研究計畫1案,目標找出最適合的生產策略,應用於礦區的後續多井開發,有助於提升礦區之生產管理能力;綜合技術研究計畫2案,將石油開發及生產技術延伸應用至碳封存及地熱領域,協助減碳及提升我國能源來源之多元性,推動國內淨零轉型。
(一)查德M構造石油系統研究
本研究針對中非查德奧瑞油田之M構造,整合地球化學與模擬分析,以探討其石油系統特徵與油氣潛能。以M-1、M-2、M-11及M-13井為主要分析對象,完成熱裂、總有機碳、變溫熱處理、無機元素及生物指標化合物分析,並結合PetroMod模擬進行綜合評估。結果顯示,M構造具成熟早期之有機物潛能,主要富集層位為Do層、Ke層及Ma層,部分區段受移棲油氣影響顯著。沉積環境自井底至井口呈鹽度、還原程度與水深遞減趨勢,水體能量則相對增加。生物指標化合物分析顯示原油與下部Ma層岩樣特徵一致,推測油氣來源自盆地深部並北移聚積於M構造。模擬結果進一步指出,假設基盤上覆存在生油岩,油氣生成與聚積潛能將顯著提升。整體而言,M構造油氣主要來源於非現地生油岩,其油氣移棲作用對區域石油系統發育具關鍵影響。
(二)鐵砧山氣田鄰近地層之減碳技術研究
為配合國內淨零轉型的政策推動,中油公司規劃於鐵砧山地區進行小規模的二氧化碳封存試驗計畫,本研究基於此試驗計畫之灌注規劃,進行碳封存動態模擬研究,評估二氧化碳灌注後隨時間的壓力及飽和度變化,瞭解灌注後的安全性、封存機制轉變及估算地下封存量能。接著透過灌注井的節點分析,評估井的灌注性能及影響灌注能力的關鍵參數,最後根據前述所評估之封存量及灌注井性能結果,規劃後續擴大注儲之可行性,期望能提高該封存場域之最大效益。
由於最新版地質模型完成更新時間無法與本研究時程搭配,因此本研究採用舊版(2021年版本)地質模型為基礎,進行後續碳封存動態模擬分析工作,舊版模型尚未加入新灌注井電測及層面資料更新。本研究針對基礎方案(總量30萬噸CO2)設計三種不同滲透率情境,僅有滲透率較佳的情境得以穩定每年10萬噸的速率注達3年,其餘低滲透率情境則須以定壓條件灌注,且延長更久的時間才能達到目標灌注量,三種情境在停注後第45年的團塊分布最大範圍約1公里,碳封存安全指數結果顯示,滲透率愈低的情境,其安全指數亦較低。本研究根據基礎模式的團塊移棲結果評估有效封存量,規劃後續擴大注儲方案,以提高灌注量並延長灌注時間的方式,達到擴大注儲的目的,且透過利用既有設備,不須額外擴增設備,減少成本開銷,亦可避免需要取得新用地或民眾問題。
(三)墨西哥Macuspana盆地區域地質架構與油氣潛能評估
墨西哥灣盆地由數個張裂盆地所組成,為世界上知名的油氣富集盆地,中油公司參與之礦區位於南墨西哥灣之東南盆地,相鄰於Cantarell油田,且在礦區內已由震測解釋圈繪出完整明確之封閉構造,但其所在之Macuspana次盆地與鄰近油田之地質架構存在明顯差異,有其必要分析Macuspana次盆地之地層特性與盆地演化過程。
本研究彙整南墨西哥灣東南盆地區域之相關研究與資料,得知Macuspana盆地與鄰近構造單元之地質架構,根據構造恢復分析結果推論Macuspana盆地可視為一個自中中新世末期開始發育的鹽撤離盆地(salt-withdrawal basin),今日盆地底部大多數的區域已為岩鹽層徹底撤離的鹽焊面(salt weld),殘存的鹽體則以鹽輥(salt roller)的形式存在於盆地海域東側的局部區域,使得東南盆地最主要中生代生油岩與儲集岩在Macuspana次盆地盆地皆為缺失,此為Macuspana次盆地與鄰近油田具有截然不同石油系統之地質因素。
依據井下沉積環境與層序分析結果,推論岩鹽層於漸新世開始撤離形成Macuspana次盆地最初始之凹陷盆地,此凹陷盆地的沉陷作用在Tortonian 2層序堆積時達到最高峰。在Macuspana次盆地海域地區之沉積環境自早中新世至晚中新世Tortonian期的沉積環境以大陸坡至外遠濱為主,至上新世之後沉積環境持續轉淺為外遠濱至近岸環境,早更新世之後沉積環境轉為以內遠濱至近岸環境,地層岩性多以鈣質含量偏高之粉砂質泥-粉砂為主,僅有上上新統之上的地層才有儲岩性質較佳的砂岩段。
(四)澳洲D油田鄰近礦區油氣潛能評估
澳洲D油田與鄰近礦區位於澳洲西北海域Roebuck盆地中的Bedout次盆地,離岸約110公里,水深60到150公尺。此礦區主要探勘標的為三疊系(L. Keraudren與Archer)地層中斷層-地層封閉儲油氣構造。D油田主要儲集層位於Archer層中的Caley、Baxter、Crespin與Milne段之海侵-三角洲淺水砂岩。
2018年D油田成功鑽探發現後,經2口佐證井證實蘊藏量規模,礦區經營人(澳洲Santos公司)目前已完成D油田的油田開發計畫及前端工程設計,並遞交澳洲政府進行審查。2023年台灣中油公司以全資子公司OPIC Australia名義向澳洲Carnarvon公司完成礦區讓入交易。除參與D油田開發之10%礦區權益外,分別取得WA-435-P、WA-436-P、WA-437-P和WA-438-P等鄰近礦區各10%的礦區權益。為配合礦區經營與探勘活動期程,本研究首先重新檢視A1、A2、A3與A4區塊之地下構造與鑽探結果,瞭解探勘標的類型與風險;再針對A2區塊之驗證井,協助進行鑽前評估,其結果作為A2區塊是否納入D油田聯合開發方案;最後針對鄰近A5區塊進行鑽前油氣潛能評估與分析。
本研究首先根據合成震波比對結果,標示出Cossigny與Permian層頂可能位置,針對此二層間共解釋289條斷層並完成約8,600 km2層面解釋;藉此層面進行三維震波均方根振幅、變異數與頻譜分解屬性分析,分別獲得區域蓋岩分布位置主要位於Capreolus 3D中部,與斷層約莫分布以東北-西南至南北走向之張裂正斷層為主,且礦區西北部斷層出現頻率遠大於東南部。井測數據中岩石物理分析結果針對儲層特性包含計算頁岩含量、孔隙率、含水飽和率與岩相分類;搭配岩石物理模擬與模板進行震波逆推可行性分析,其結果顯示重合前逆推搭配良好橫波井測數據可針對油氣砂進行有效辨識。最後針對五區塊細部儲層震測解釋,其中A1因具有良好橫波與油氣發現,重合前(部分重合)確定性震波逆推結果顯示具有良好孔隙之油氣砂具有低縱波阻抗、低縱橫波速比與較低密度等特徵;A2油氣砂可能呈現東北-西南走向,然其風險為上覆蓋岩與側向封阻能力;A3、A4與A5則因斷層陷落斷距較大、目標層深度較深且反射震測訊號不佳,其風險較高。
(五)Bedout次盆地盆地演化研究
澳洲西北海域為澳洲主要油氣產區,亦為中油公司國外油氣探勘之核心地區。近年來在澳洲西北海域持續有新的發現,尤其是2014年至2022年在Roebuck盆地之Bedout次盆地中的諸多重大發現,如Phoenix South、Roc、Dorado及Pavo。雖已有顯著發現,在此次盆地中的探勘活動仍處於不成熟階段,因此對該次盆地地質認識仍相當粗淺。
本計畫利用地層分析及盆地反剝技術以建立目標區域的地質模型,從而解釋該區域的盆地演化歷程。初步結果顯示一沉積中心可能形成於三疊紀時,且三疊紀沉積作用主要受Bedout High隆升的影響。侏羅紀以來,沉積中心可能已被填滿。沉積物可越過Bedout High而往西北方向增厚,顯示此高區不再能影響沉積物分布及厚度。構造回復指出Bedout High以西的斷層可能受中生代張裂影響,故可延伸至較年輕地層中。相比之下,高區以東的斷層大部分止於古生界頂面,活動年代不晚於三疊紀早期。
(六)墨西哥B礦區封閉構造研究
本研究B礦區位於墨西哥猶加敦半島之西側海域,距離陸地約32公里,水深介於10-30公尺間,地質架構則屬於墨西哥灣盆地(Gulf of Mexico Basin)南方之東南盆地(Sureste Basin)東緣的Macuspana次盆地。受惠於優良的生、儲、蓋、移棲等石油系統,Sureste盆地是世界上油氣最為富集的盆地之一,1979年探勘成功的Cantarell超級油田的主要儲集層為晚白堊紀的碳酸鹽岩角礫岩(Carbonate Breccia)。中油公司於2024年正式加入並取得該礦區資料。加入時合作集團已選定於OCH好景區構造高區鑽探一口探勘義務井,此井於2024年7月完成鑽探後,由於鑽井結果不如預期,且未鑽遇原先目標層。為了釐清鑽後所遺留的疑點,故本計畫利用取得的三維震測資料及井下資料進行分析。
本研究依序透過區域構造發育文獻彙整、礦區內連續震測剖面特徵分析與描繪、三維震測資料斷層解釋與層面追蹤,釐清本區的地質架構,並彙整所取得的電測資料、井下報告所提供的資料、鄰近產油氣礦區的相關資料,進行石油系統的比較與鑽後討論。綜合本研究結果,推斷Macuspana次盆地形成年代為晚~中中新世,Macuspana次盆地底部滑脫面以上地層可能僅限於漸新統/中新統以上,因此Macuspana次盆地內無白堊紀碳酸角礫岩,類似存在於Cantarell油田優良品質的中生代石油系統,不存在於Macuspana次盆地內,亦不存在於本礦區內,此為本次OCH-1鑽探結果不如預期的關鍵因素,亦為本礦區內井之油氣偵測結果不理想的主因。其次為新生代砂岩之儲集層特性不理想,所鑽獲的砂體偏向細顆粒砂岩,膠結嚴重、泥質含量高,各井岩心亦鮮少有油氣浸漬痕跡。即使XO-1井上新統DST試井曾短暫產出氣體,但產能不足無法持續,顯示油氣來源不足,或不位於油氣移棲路徑上。未來若要繼續探勘墨西哥灣的,建議可改往鄰近構造以減少其中風險。
(七)生產井產能優化管理整合研究
為配合政府能源轉型計畫,中油公司自107年起陸續鑽鑿地熱井,並於113年度著手建置T礦區地熱電廠開發其地熱資源。為了配合即將進入生產開發的T礦區電廠,本研究透過整合研究,包含4個子項研究以及1個產學合作研究期能提升中油公司地熱開發技術,研究內容從井下的「選定最佳生產區間」,透過彙整及分析T礦區各井鑽後資料,包含鑽井、井測及產測資料進行整合分析,檢視各井開篩區間之生產情形,找出各井主要生產區間,並針對選定最佳開篩區間的決策流程提出建議,其次進行井口的「產能測試原理及數據分析」,統整國際常見的產能測試原理方法,找出不同產能測試方法的適用範圍,根據研究結果提出適用於T礦區的產測方法及流程,並進行產能測試數據分析,作為目標電廠設計之評估參考。接著根據T礦區各井之產能測試結果找出可使單井產能達最佳化的生產條件,最後將各井產能測試結果及完井設計,結合地面設備,建置管網模型,進行管流分析。研究藉由Pipesim管網模擬軟體,根據T礦區地熱電廠設計,針對各井之井下條件、地表管線及設施建置管網模型,並應用單井產能優化得到之各單井設定條件,模擬地熱流體自生產井到電廠地表管線設施時流動時之相態及溫壓變化,以確保流體流動保障,後續電廠建置完成後亦可進行生產營運監測,並配合營運動態滾動式評估,作為電廠產能評估及管理之基礎。研究最後透過產學合作計畫「地熱井鑽後電測及生產流體地化特性分析」藉由地熱井之電測數據、地層岩屑及地化特行進行交互參照研究,建立台灣地熱地層之電測解釋方法。
(八)美國路易斯安那州Haynesville頁岩氣礦區生產策略開發評估
台塑石化公司自2018年起即積極投資美國路易斯安那州Haynesville頁岩氣礦區,致力於提升減碳能源投資比例,增加天然氣儲量並推動能源轉型,至今已累計鑽探20口井,展現了持續的投資承諾和技術積累。最新的兩口水平井於2023年底開鑽,並在2024年中完井後進行回流試產,目前這兩口井持續穩定生產中,進一步擴大了公司在該區域的生產規模。
在頁岩儲層中,多段液裂水平井的天然氣生產高度依賴液裂後裂隙的長期傳導性。而不同的生產策略對水平井產量及裂隙傳導性有顯著影響。此外,天然氣價格受市場供需影響,而供需又隨季節和全球事件波動。故制定兼顧技術和經濟的生產管理策略極為重要。
本研究旨在找出最適合的生產策略,應用於全礦區的後續多井開發。並分析多井開發裂隙間的相互影響,確定整體礦區開發的最佳生產策略。本計畫之目標包括:
1.整合井測層面標定與分析、岩屑化學分析與震測資料解釋,構建Haynesville頁岩儲層三維地質模型。
2.利用岩心液裂實驗,分析儲層基本性質,並於實驗室重複液裂過程,進一步了解液裂期間,建立岩石性質與應力關係式。
3.建立頁岩氣礦區網格模型,設定工程設計參數和裂隙特徵,通過礦區數值模擬器並進行歷史數據擬合,驗證和優化模型準確性。
4.利用節流(閥)嘴管理設計進行生產策略設計,藉由不同生產井的壓降行為,探討壓力控制對於頁岩氣生產開發的產能影響。
5.根據單井生產策略模擬結果,應用於整體礦區開發,結合天然氣價格預測模型和礦區開發經濟參數,進行生產效益分析
本研究成果將進一步提升公司在頁岩礦區的生產管理能力,深化對礦區儲層地質特性和天然氣開發經濟性的理解。研究結果將被整合到未來頁岩氣礦區開發的評估流程中,有助於降低投資風險,提高經濟效益,同時為能源轉型中的減碳能源應用與永續發展做出重要貢獻。
備註
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