ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ:

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ: ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΕΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΦΟΙΤΗΤΡΙΕΣ: ΤΖΑΝΑΒΑΡΗ ΙΩΑΝΝΑ ΜΑΚΡΗ ΒΑΓΙΑ ΙΩΑΝΝΑ Επιβλέπων καθηγητής: Ντρίνια Χαρίκλεια ΑΘΗΝΑ,2017 0

2 Copyright Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Απαγορεύεται η αντιγραφή, αποθήκευση και διανομή της παρούσας εργασίας, εξ ολοκλήρου ή τμήματος αυτής, για εμπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπωση, αποθήκευση και διανομή για σκοπό μη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν μήνυμα. Οι απόψεις και θέσεις που περιέχονται σε αυτήν την εργασία εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσημες θέσεις του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. 1

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 5 ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ 5 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΕΡΕΥΝΑΣ: EXPLORATION- RESEARCH 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 16 ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΟΡΙΣΜΟΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΗΤΡΙΚΟ ΠΕΤΡΩΜΑ ΠΕΤΡΩΜΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑΣ ΠΑΓΙΔΕΣ ΠΕΤΡΩΜΑ ΚΑΛΥΜΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΙΣΤΟΡΙΑ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 34 ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΑ- ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 40 2

4 ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗ - ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΠΕΝΔΥΣΕΙΣ/ ΚΟΣΤΟΣ ΕΡΕΥΝΩΝ 59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 61 ΕΡΕΥΝΕΣ ΣΤΗΝ ΔΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑΔΑ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΕ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΧΩΡΗΣΕΙΣ ΕΞΕΛΙΞΗ ΔΕΠ 63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 65 ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΗΝ ΔΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑΔΑ ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΖΩΝΩΝ ΙΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΟΥΛΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΖΩΝΩΝ ΙΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΟΥΛΙΑΣ 71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 77 ΑΝΑΛΟΓΑ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΛΒΑΝΙΑ-ΙΤΑΛΙΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΛΒΑΝΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΛΒΑΝΙΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΙΤΑΛΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΤΑΛΙΑΣ 85 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 91 ΕΠΙΛΟΓΟΣ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 91 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 94 3

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά την καθηγήτρια μας κα. Χαρίκλεια Ντρίνια κυρίως για την εμπιστοσύνη που μας έδειξε στην ανάθεση της διπλωματικής αυτής εργασίας καθώς και για την επιμονή της κατά τη διάρκεια της υλοποίησης της. Η βοήθεια και η καθοδήγησή της για την επίλυση διαφόρων ζητημάτων ήταν πολύτιμη. Ιδιαίτερες ευχαριστίες θα θέλαμε να απευθύνουμε στον Δρ. Κωνσταντίνο Νικολάου, ο οποίος με τα πλούσια πνευματικά του προσόντα και το ήθος του στάθηκε σημαντικός αρωγός στην διεκπεραίωση αυτής της εργασίας, μας καθοδήγησε και μας υποστήριξε σε κάθε φάση της πορείας μας. Τέλος θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τους γονείς μας για την ηθική τους συμπαράσταση καθ όλη τη διάρκεια συγγραφής της διπλωματικής μας εργασίας και για την υποστήριξη τους όλα αυτά τα χρόνια. 4

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στη παρούσα εργασία εξηγούνται και αναλύονται οι όροι και ορολογία των πετρελαϊκών συστημάτων και η σημασία τους στην έρευνα και παραγωγή υδρογονανθράκων, μελετώνται σε γενικό πλαίσιο και ειδικότερα περιγράφεται η παρουσία τους στην Δυτική Ελλάδα. Επισημαίνεται επίσης η σημασία των ανάλογων συστημάτων σε γειτονικές περιοχές και πιο συγκεκριμένα για την Δυτική Ελλάδα, η σημασία των ανάλογων συστημάτων της Αλβανίας και της Ιταλίας. Πιο αναλυτικά, θα αναφερθούμε στα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα πετρελαϊκό σύστημα, τις διαδικασίες εξέλιξης του και τους τρόπους με τους οποίους εξορύσσεται το πετρέλαιο από αυτό. Ακόμα, θα αναλύσουμε τη μεθοδολογία που ακολουθείται στη πετρελαϊκή έρευνα, τις επενδύσεις και το κόστος τους και επιπλέον θα κάνουμε μια ιστορική αναδρομή σε ερευνητικές δραστηριότητες στη χώρα μας ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ Στα παρακάτω υποκεφάλαια θα γίνει μια αναφορά στις βασικές έννοιες που θα μας απασχολήσουν σε αυτή την εργασία ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Ως υδρογονάνθρακας ορίζεται η οργανική ένωση που αποτελείται από δύο στοιχεία, το υδρογόνο (H) και τον άνθρακα (C) και έχουν γενικό χημικό τύπο CxHy. Ένα μεγάλο μέρος της σύστασης του πετρελαίου αποτελείται από υδρογονάνθρακες ποικίλων μεγεθών. Η μικρότερη ένωση υδρογονάνθρακα είναι το μεθάνιο (CH4) και αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα και τέσσερα άτομα υδρογόνου. Ωστόσο οι υδρογονάνθρακες μπορούν να αποτελούνται από εκατοντάδες ή χιλιάδες άτομα συνδεδεμένα μεταξύ τους με διάφορους τρόπους. Λόγω της ποικίλης δομής των διαφόρων υδρογονανθράκων, ποικίλουν και οι ιδιότητες της κάθε τάξης μορίων. Έτσι δημιουργούνται διάφοροι τύποι υδρογονανθράκων που παρουσιάζουν διαφορετικές ιδιότητες. 5

7 Αναλυτικότερα, ο πρώτος τύπος είναι τα αλκάνια (παραφίνες), τα οποία αναφέρονται και ως κορεσμένοι υδρογονάθρακες, το οποίο σημαίνει ότι περιέχουν μονούς δεσμούς μεταξύ όλων των ατόμων άνθρακα. Τα αλκάνια είναι η βάση των καυσίμων πετρελαίου και βρίσκονται σε γραμμική ή διακλαδισμένη μορφή. Ο δεύτερος τύπος είναι οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες που αποτελούνται από αλκένια και αλκίνια. Τα αλκένια έχουν έναν οι περισσότερους διπλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων άνθρακα ενώ αυτοί με έναν ή περισσότερους τριπλούς δεσμούς είναι τα αλκίνια. Οι ακόρεστοι αυτοί υδρογονάνθρακες βρίσκονται σε ανάμιξη με τα αλκάνια (κορεσμένοι υδρογονάνθρακες) στο πετρέλαιο και προσδίδουν περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα ανά λίτρο από ότι οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες. Οι επόμενοι τύποι είναι τα κυκλοαλκάνια (ναφθένια), τα οποία είναι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν έναν ή περισσότερους δακτυλίους και οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες οι οποίοι είναι κυκλικοί υδρογονάνθρακες όπου οι δεσμοί μεταξύ των ατόμων του άνθρακα είναι ενδιάμεσοι μεταξύ μονών και διπλών δεσμών. Οι υδρογονάνθρακες που περιέχουν έξι έως δέκα μόρια άνθρακα είναι τα πιο σημαντικά στοιχεία των περισσότερων καυσίμων ανεξαρτήτως αν αυτά είναι αλκάνια, αλκίνια ή κυκλικοί. Γενικότερα για τη παραγωγή ενέργειας απαιτείται καύση των μορίων αυτών. Μπορούμε να πούμε ότι, σε γενικές γραμμές, οι μικροί γραμμικοί υδρογονάνθρακες («ευθείας» ανθρακικής αλυσίδας) θα γίνουν αέρια ενώ οι μεσαίου μεγέθους γραμμικοί υδρογονάνθρακες θα υγροποιηθούν. Μεγάλου μεγέθους υδρογονάνθρακες τείνουν να είναι σε ημιστερεή ή στερεή κατάσταση ενώ τέλος οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες είναι πιο πιθανό να είναι στερεοί από ότι οι αντίστοιχοι κορεσμένοι όπως είναι οι κυκλικοί υδρογονάνθρακες. Όπως είναι αντιληπτό, οι υδρογονάνθρακες διακρίνονται σε αέριους, υγρούς, στερεούς ή ιξώδεις ανάλογα με τη πολυπλοκότητα των μορίων τους και αποτελούν τις κυριότερες πηγές ενέργειας που οφείλεται στην χημική τους ένωση με το οξυγόνο. Οι υγροί υδρογονάνθρακες με την ονομασία αργό πετρέλαιο (crude oil) ή νάφθα, αποτελούνται στη φυσική τους κατάσταση από διαφόρους συνδυασμούς άνθρακα και υδρογόνου, με τα άτομα του άνθρακα να είναι περισσότερα από έξι. Αυτοί, αποτελούν συμβατικά καύσιμα (conventional fuels) 1 και προέρχονται από φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. Στη σύσταση του αργού πετρελαίου απαντώνται μικρότερες ποσότητες προσμίξεων δηλαδή θείου με συγκεντρώσεις από 0,1 έως 7% w/w, οξυγόνου και αζώτου με συγκεντρώσεις που δε ξεπερνούν το 1,5% w/w, ενώ σε ακόμη μικρότερες συγκεντρώσεις απαντώνται μέταλλα (οργανομεταλλικές ενώσεις), όπως σίδηρος, νικέλιο, χρώμιο κλπ. Τα συστατικά αυτά μπορούν να 1 Συμβατικά καύσιμα είναι αυτά τα οποία αποδίδουν το ενεργειακό τους περιεχόμενο κατά την ένωσή τους με το οξυγόνο του αέρα, δηλαδή σε αυτά η παραγόμενη θερμότητα είναι προϊόν κλασσικής καύσης. 6

8 συμμετέχουν σε διαφορετικές συγκεντρώσεις με αποτέλεσμα την έντονη διαφοροποίηση της σύστασης του. Ωστόσο η σύσταση του αργού πετρελαίου, εξαρτάται από την περιοχή που προέρχεται το συγκεκριμένο κοίτασμα και μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι πολλοί τύποι αργού πετρελαίου, αν και υγροί, περιέχουν αέριους και στερεούς υδρογονάνθρακες εν διαλύσει. Τα αέρια αυτά ελευθερώνονται από το διάλυμα είτε κατά τη διάρκεια της διύλισης είτε καθώς το αργό πετρέλαιο παραλαμβάνεται από το κοίτασμα και συμμετέχουν στη παραγωγή φυσικού αερίου. Η θερμαντική ικανότητα των υγρών υδρογονανθράκων κυμαίνεται από cal/gr. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε επίσης ότι οι ιδιότητες των υδρογονανθράκων, στη περίπτωση του αργού πετρελαίου, παίζουν σημαντικό ρόλο στη διύλιση του ενώ αντίστοιχα η περιεκτικότητα του σε θείο, άζωτο και οξυγόνο, επηρεάζουν τις χημικές του διεργασίες. Ως διεργασίες διύλισης μπορούν να αναφερθούν επιγραμματικά η κλασματική απόσταξη, η απορρόφηση και η ψύξη, ενώ ως χημικές, η αποθείωση και η πυρόλυση. Στους στερεούς υδρογονάνθρακες ανήκουν οι πισσούχοι/ βιτουμενιούχοι σχιστόλιθοι και άμμοι (oil shale, oil/ tar/ bituminous sands) όπως και οι υγροί υδρογονάνθρακες, οι οποίοι είναι εγκλωβισμένοι μέσα σε κλαστικά πετρώματα. Από αυτά τα υλικά είναι δυνατόν να παραληφθούν μετά από κατάλληλη επεξεργασία, προϊόντα ανάλογα αυτών που παραλαμβάνονται κατά την απόσταξη των πετρελαίων. Είναι σημαντικό στο σημείο αυτό να αναφέρουμε ότι πίσσα (tar) είναι το υπόλειμμα που λαμβάνεται από την απόσταξη του άνθρακα. Όσον αφορά τις άμμους, πρόκειται για αποθέσεις άμμου που περιέχουν μια πιο ιξώδη μορφή πετρελαίου, το βιτουμένιο 2. Αυτές οι μη συμπαγής αποθέσεις αποτελούνται κυρίως από άμμο, άργιλο και νερό κορεσμένο σε βιτουμένιο. Ωστόσο, με τον όρο βιτουμενιούχοι σχιστόλιθοι, αναφερόμαστε σε ένα λεπτόκοκκο ιζηματογενές πέτρωμα το οποίο περιέχει οργανικό υλικό (στερεό βιτουμενιούχο υλικό/ κηρογόνο) που κατά την ξηρά απόσταξη (πυρόλυση) προσδίδει σημαντικές ποσότητες πετρελαίου και αέριου καυσίμου. Οι σχιστόλιθοι αυτοί, έχουν την ικανότητα μέσω συγκεκριμένων διαδικασιών, να εξάγουν πετρέλαιο και αέριο, ωστόσο η διαδικασία ανάκτησης του είναι αρκετά πιο πολύπλοκη από τη συμβατική ανάκτηση πετρελαίου. Για την υλοποίηση της διαδικασίας αυτής, παλαιότερα γινόταν εξόρυξη του συγκεκριμένου σχιστολιθικού τύπου, που στην συνέχεια θερμαινόταν σε υψηλές θερμοκρασίες (μια διαδικασία που λέγεται απόσταξη) με αποτέλεσμα τον αποχωρισμό του υγρού και τη συλλογή του. Η εμπορική ποιότητα του σχιστολιθικού αυτού τύπου, όπως καθορίζεται από την απόδοσή του από τον βιτουμενιούχο σχιστόλιθο, κυμαίνεται από περίπου 100 έως 200 λίτρα ανά τόνο (l / t) του πετρώματος. Οι σχιστόλιθοι αυτοί, μπορούν να βρεθούν σε μια ποικιλία από αποθετικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων γλυκού νερού έως υπεραλμυρές λίμνες, θαλάσσιες- ηπειρωτικές λεκάνες, υφαλοκρηπίδες, καθώς και σε λιμναία και παράκτια έλη, συνήθως σε σύνδεση με αποθέσεις άνθρακα (coal). 2 Το βιτουμένιο αποτελεί μια πιο ιξώδη μορφή πετρελαίου. Είναι κατηγοριοποιημένο σαν extra heavy oil και μπορεί να είναι σχεδόν στερεό σε θερμοκρασίες δωματίου ενώ χωρίζεται σε δύο κατηγορίες τις ασφαλτένες και μαλτένες. 7

9 Στην κατηγορία των αερίων ορυκτών υδρογονανθράκων, είναι το φυσικό αέριο, το υγραέριο, το φωταέριο και το σχιστολιθικό αέριο. Το φυσικό αέριο θεωρείται συμβατική πηγή ενέργειας 3 και αποτελείται κυρίως από μεθάνιο, μια ένωση με ένα άτομο άνθρακα και τέσσερα άτομα υδρογόνου ενώ προέρχεται και αυτό από φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς. Πέραν του μεθανίου, ο αέριος αυτός υδρογονάνθρακας αποτελείται και από μικρές ποσότητες υγρών αέριων υδρογονανθράκων (HGL: hydrocarbon gas liquids) οι οποίοι είναι υδρογονάνθρακες υπό μορφή αερίων σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης 4 και υπό υγρή μορφή σε συνθήκες υψηλότερης πίεσης. Είναι σημαντικό ωστόσο το γεγονός ότι το φυσικό αέριο, βρίσκεται συνήθως σε συνδυασμό με υγρούς υδρογονάνθρακες όπως για παράδειγμα το αργό πετρέλαιο.σε αυτή τη συγκεκριμένη περίπτωση, βρίσκεται σαν ένα αέριο κάλυμμα πάνω από αυτό ή σχηματίζει αυτοτελείς συγκεντρώσεις, χωρίς να σχετίζεται με υγρούς υδρογονάνθρακες. Ακόμα, πρέπει να τονιστεί ότι το φυσικό αέριο, που είναι κατά βάση μεθάνιο, είναι τελείως διαφορετικό καύσιμο συγκρινόμενο με το υγραέριο που αποτελείται κυρίως, από προπάνιο και βουτάνιο (προϊόντα διύλισης του πετρελαίου) ή το φωταέριο (γκάζι), που προέρχεται από τη θέρμανση (πυρόλυση) γαιανθράκων και είναι μείγμα υδρογόνου, μεθανίου, μονοξειδίου του άνθρακα και άλλων υδρογονανθράκων. Πρόσφατα στις Ηνωμένες Πολιτείες, με εφαρμογή σύγχρονων μεθόδων, υψηλής τεχνολογίας έγινε κατορθωτή η παραγωγή φυσικού αερίου (και πετρελαίου) από τους σχιστολίθους (σχιστολιθικό αέριο ή πετρέλαιο / shale gas ή shale oil). Με τις νέες μεθόδους η εξόρυξη γίνεται στην θέση που βρίσκεται το πέτρωμα, με γεωτρήσεις και σπάσιμο των σχιστολιθικών σχηματισμών με εισπίεση νερού, άμμου και χημικών με μεγάλες πιέσεις. Όταν αυτό διαρραγεί, το φυσικό αέριο έχει τη δυνατότητα να διαφύγει προς την επιφάνεια μέσω της γεώτρησης και να συλλεχθεί. Το 15-80% των εκχυμένων υγρών ανακτώνται στην επιφάνεια. Αυτή η διαδικασία εξόρυξης που χρησιμοποιείται αποτελεί συνδυασμό των τεχνικών της οριζόντιας γεώτρησης και της υδραυλικής ρωγμάτωσης. Αρχικά, γίνεται μια κάθετη γεώτρηση μέχρι το σχιστολιθικό στρώμα το οποίο βρίσκεται κατά κανόνα 2-3 km ή και περισσότερο κάτω από την επιφάνεια της Γης. Η γεώτρηση αυτή συνεχίζεται στον οριζόντιο άξονα ο οποίος εκτείνεται στο ένα χιλιόμετρο ή και περισσότερο από τον κάθετο. Όλα τα τμήματα της γεώτρησης επενδύονται κατόπιν με χαλύβδινο περίβλημα, το οποίο τσιμεντώνεται επί τόπου και στη συνέχεια η οριζόντια επέκταση του περιβλήματος αυτού διατρυπάται με τη χρήση εκρηκτικών υλών. Ακολουθεί η έκχυση νερού, άμμου και χημικών ουσιών με πολύ υψηλή πίεση μέσα στο φρέαρ. Μέσω των σχισμών που έχουν δημιουργηθεί, το νερό έρχεται σε επαφή με το σχιστολιθικό στρώμα, δημιουργώντας μια σειρά 3 Συγκεντρώσεις Υ/Α δεσμευμένες (retained) σε διακριτές παγίδες (traps) ή σε σύμπλεγμα παγίδων οι οποίες είναι εξορύσιμες. Μετά την ένωσή τους με το οξυγόνο του αέρα παράγουν θερμότητα. 4 Ατμοσφαιρική πίεση ονομάζεται η πίεση που δημιουργείται από την ατμόσφαιρα. Η τιμή της εξαρτάται από το ύψος από την επιφάνεια της θάλασσας. Όσο μεγαλύτερο είναι το υψόμετρο στο οποίο βρισκόμαστε τόσο μικρότερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση ενώ είναι ευρέως γνωστό ότι η πίεση στην επιφάνεια της θάλασσας είναι 1atm (πίεση μίας ατμόσφαιρας). 8

10 ρωγμών σε αυτό. Η άμμος αποτελεί υλικό που κρατάει τις διακλάσεις ανοιχτές επιτρέποντας στους υδρογονάνθρακες να ρέουν μέσα στο αποθηκευτήριο πέτρωμα (reservoir rock) ενώ οι χημικές ουσίες διευκολύνουν την εξόρυξη του φυσικού αερίου από τον σχιστόλιθο. Το υπερπεπιεσμένο νερό επιστρέφει στην επιφάνεια όταν, μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας ρωγμάτωσης, ελευθερωθεί η πίεση εντός του φρέατος. Τότε, το φρέαρ ξεκινά την έκλυση φυσικού αερίου. Για την προετοιμασία μίας και μόνο τοποθεσίας παραγωγής, μπορεί να χρειαστούν έως και 25 στάδια ρωγμάτωσης (ανά οριζόντιο φρέαρ), καθένα από τα οποία απαιτεί την έγχυση περισσότερων από 1,6 εκατομμυρίων λίτρων νερού. Η συνολική ποσότητα του απαιτούμενου ύδατος μπορεί να υπερβεί τα 38 εκατομμύρια λίτρα, προτού το φρέαρ καταστεί πλήρως λειτουργικό. Ένα μέρος του νερού που διοχετεύεται επιστρέφει στην επιφάνεια και είναι μολυσμένο με χημικές ουσίες που χρησιμοποιήθηκαν για τη ρωγμάτωση, καθώς και άλλα υλικά που απορρόφησε από τον σχιστολιθικό σχηματισμό. Ο καλύτερος τρόπος πρόσβασης σε απόθεμα αερίου τέτοιου τύπου, είναι η οριζόντια γεώτρηση έτσι ώστε να ακολουθεί το στρώμα ενδιαφέροντος. Αυτή η διαδικασία μεγιστοποιεί την έκθεση της επιφάνειας του πετρώματος στην οπή του φρέατος και ως εκ τούτου αυξάνει τα ποσοστά παραγωγής αερίου. Διάκριση πετρελαίου- φυσικού αερίου: Τόσο το πετρέλαιο όσο και το φυσικό αέριο είναι προϊόντα των υδρογονανθράκων και αποτελούν τις πρώτες ύλες της βιομηχανίας των πετρελαιοειδών. Και τα δύο αποτελούνται κυρίως από κορεσμένους υδρογονάνθρακες. Πιο συγκεκριμένα, το πετρέλαιο ορίζεται ως ο ορυκτός υδρογονάνθρακας υγρής μορφής με διαλυμένους αέριους και στερεούς υδρογονάνθρακες. Περιέχει σε υψηλές ποσότητες άνθρακα, υδρογόνο και σε μικρότερες θείο, άζωτο, οξυγόνο ενώ τα μέταλλα αν και παρόντα, βρίσκονται σε πολύ μικρή ποσότητα. Είναι εύφλεκτο, έχει κιτρινόμαυρο χρώμα ενώ για τη γένεση του είναι απαραίτητοι πέντε κύριοι παράγοντες που θα αναλυθούν στο επόμενο κεφάλαιο και πηγάζει από ένα βιολογικά προερχόμενο οργανικό υλικό θαμμένο σε ιζηματογενή πετρώματα, αποτελώντας σήμερα την κυριότερη φυσική πηγή ενέργειας. Ως φυσικό αέριο ορίζεται ένα αέριο μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων με μικρό αριθμό ατόμων άνθρακα, κυρίως μεθανίου CΗ₄, αιθανίου C₂ H₆, προπανίου C₃ H₈ και βουτανίου C₄ H₁ ₀ ενώ μερικές φορές μπορεί να περιέχει πολύ μικρές ποσότητες από αρωματικούς υδρογονάνθρακες, όπως βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο. Το φυσικό αέριο, περιέχει επίσης μη- καύσιμα αέρια, όπως το άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, ήλιο, υδρόθειο και άλλες θειούχες ενώσεις (όπως καρβονυλικά σουλφίδια, COS ή μερκαπτάνες) καθώς και υδρατμούς. Το φυσικό αέριο, που τελικά διατίθεται στη κατανάλωση, είναι σχεδόν καθαρό μεθάνιο, αφού όλα τα υπόλοιπα συστατικά κυρίως τα όξινα αέρια, έχουν απομακρυνθεί. Το φυσικό αέριο αποτελεί άριστο καύσιμο, επειδή το ποσό θερμότητας που ελευθερώνει ανά μονάδα βάρους του (55600 kj/kg) είναι μεγαλύτερο από αυτό των κλασμάτων πετρελαίου (46000 kj/kg). Προέλευση υδρογονανθράκων: 9

11 Τα φυσικά αποθέματα υδρογονανθράκων προέρχονται από διεργασίες που σχετίζονται με την αποδόμηση του οργανικού υλικού, μικροοργανισμών, πλαγκτόν κλπ όταν αυτά είναι εγκλωβισμένα για κάποιο χρονικό διάστημα μέσα σε ιζήματα σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Συγκεκριμένα, τα οργανικά απόβλητα αποτελούνται από άνθρακα, οξυγόνο, υδρογόνο και άζωτο. Η πλειονότητα των ζώων και των φυτών που πεθαίνουν καταστρέφεται και αποσυντίθεται από τα βακτήρια. Ωστόσο, μπορεί να παρουσιαστεί απόθεση μερικών σε πυθμένες είτε θαλάσσιους είτε μεταβατικούς (πχ λιμνοθάλασσες, λίμνες, δέλτα). Σε γενικές γραμμές η απόθεση αυτή λαμβάνει χώρα σε ανοξικά και αναγωγικά περιβάλλοντα τα οποία προστατεύονται από τη δράση βακτηριδίων. Εάν οι ενώσεις του άνθρακα που συνθέτονται από τους οργανισμούς εκτεθούν σε άλλα περιβάλλοντα, με οξειδωτικές συνθήκες, ούσες μη τόσο σταθερές, καταστρέφονται και ο άνθρακας ξαναγυρίζει στην ατμόσφαιρα με τη μορφή CO2. Στην έκταση αυτή που γίνεται η απόθεση, το οργανικό υλικό αποσυντίθεται και αναμιγνύεται με τα ήδη αποθετημένα ιζήματα δημιουργώντας αλλεπάλληλες διαδοχικές στρώσεις. Εν συνεχεία, λόγω κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών, δημιουργούνται τεκτονικές δομές όπου μαζί με τη δράση βαρύτητας, οδηγούν τα στρώματα σε μεγαλύτερα βάθη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης και συνεπώς την μετατροπή της οργανικής ύλης σε κηρογόνο με αποτέλεσμα τη δημιουργία υδρογονανθράκων, το οποίο θα αναλυθεί στην επόμενη παράγραφο. Να σημειωθεί ότι η οργανική ουσία από την οποία προέρχονται οι υδρογονάνθρακες αυτοί βρίσκεται στο λεγόμενο μητρικό πέτρωμα (source rock). 1. οργανικό υλικό 2. Απόθεση οργανικού υλικού 3. Ωρίμανση- Μετανάστευση 4. μητρικό πέτρωμα 5. Ταμιευτήρας-Παγίδα 6. Κάλυμμα Εικόνα 1. Η εικόνα αυτή δείχνει την προέλευση των υδρογονανθράκων. Με την αποδόμηση του οργανικού υλικού και τον εγκλωβισμό του σε ιζήματα για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες προκύπτουν τα φυσικά αποθέματα υδρογονανθράκων. Το οργανικό υλικό που αποδομείται μπορεί να είναι πλαγκτόν, μικροοργανισμοί, βακτήρια, άλγη κτλ. Γένεση υδρογονανθράκων: Η γένεση των υδρογονανθράκων προκύπτει ως αποτέλεσμα 3 διαδοχικών φάσεων. Αρχικά έχουμε την απόθεση του μητρικού πετρώματος το οποίο ορίζεται ως ίζημα, πλούσιο σε οργανικό υλικό προερχόμενο από φωτοσυντιθέμενα θαλάσσια ή λιμναία φύκη και χερσαία φυτά τα οποία περιέχουν χημικά συνθετικά, οι κύριες 10

12 αποθετικές θέσεις των οποίων είναι αβαθή περιβάλλοντα, όπως λίμνες, δέλτα ή θαλάσσιες λεκάνες. Αρωγός σε αυτό είναι οι ανοξικές συνθήκες που όπως προαναφέραμε είναι κρίσιμες για τη διατήρηση του οργανικού υλικού στα ιζήματα καθώς και η ελαχιστοποιημένη βακτηριδιακή δράση που οδηγεί στην αποσύνθεση του. Με τη πάροδο του χρόνου, ιζηματογενή στρώματα όπως άργιλοι και πηλοί, αποτίθενται πάνω από τα πιθανά μητρικά των πετρελαίων στρώματα και δημιουργούν συνθήκες ισχυρών και υψηλών θερμοκρασιών σε αυτά. Σε υψηλότερες λοιπόν θερμοκρασίες έχουμε την γένεση του κηρογόνου που ορίζεται ως το αδιάλυτο οργανικό υλικό σε οργανικούς διαλύτες και είναι στερεωμένο στο ίζημα, ενώ αντικατοπτρίζει τον όγκο του συνολικού οργανικού υλικού (TCO). Με την αύξηση της θερμοκρασίας και την πάροδο του χρόνου έχουμε τη χημική διάσπαση του κηρογόνου, από την οποία προκύπτει η γένεση του πετρελαίου. Καθώς απελευθερώνονται οι υδρογονάνθρακες το υπολειπόμενο κηρογόνο αναπτύσσεται στην κατεύθυνση του ανθρακικού υπολείμματος. Η θερμοκρασία και ο χρόνος καθίστανται οι σημαντικότεροι παράγοντες για τη διάσπαση του κηρογόνου. Επιπτώσεις: Αξίζει να σημειωθεί ότι οι υδρογονάνθρακες όπως και αρκετές άλλες ενώσεις, οξειδώνονται από το οξυγόνο. Ως αποτέλεσμα της οξείδωσης αυτής έχουμε έκλυση θερμότητας και δημιουργία φλόγας. Η οξείδωση αυτή μπορεί να είναι πλήρης, παρουσία αρκετού οξυγόνου, και τότε έχουμε σαν προϊόντα τα καυσαέρια δηλαδή το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. Η καύση όμως μπορεί να χαρακτηριστεί και ατελής. Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται όταν το οξυγόνο δεν είναι αρκετό για τη πλήρη καύση των υδρογονανθράκων και έτσι έχουμε παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα (CO) το οποίο αποτελεί τοξικό αέριο. Κατά συνέπεια, η ατελής καύση των υδρογονανθράκων αποτελεί κύρια πηγή ρύπανσης. Ωστόσο, εξίσου σημαντικό ρόλο και βασική πηγή ρύπανσης αποτελεί η παρουσία θείου και αζώτου στους υδρογονάνθρακες. Η ύπαρξη αυτών των δύο στοιχείων, μπορεί να προκαλέσει ανάλογα με τη συγκέντρωση τους, περιβαλλοντικά προβλήματα με τις εκπομπές οξειδίων θείου και αζώτου. Το βαρύ πετρέλαιο θέρμανσης (μαζούτ) συμβάλει περισσότερο στη ρύπανση του περιβάλλοντος, με το διοξείδιο του θείου (SO2), ενώ τα ελαφρύτερα κλάσματα λιγότερο. Το SO2 έχει σοβαρές επιδράσεις στη χλωρίδα ενώ συμβάλλει στη δημιουργία της όξινης βροχής (βροχή που μεταφέρει θειικό οξύ, νιτρικό οξύ, θειικά και νιτρικά άλατα υπό μορφή αερολυμάτων και έχει pη<5,6 ενώ προκαλεί καταστροφές στη χλωρίδα, στη πανίδα και λειτουργεί ως διαβρωτής). Κατά τις διεργασίες της υδρογόνωσης απομακρύνεται το θείο από τις θειούχες ενώσεις υπό μορφή υδρόθειου (H2S) ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ Η εκτίμηση των ποσοτήτων των πόρων και των αποθεμάτων πετρελαίου περιλαμβάνει την ερμηνεία των τιμών και των όγκων που έχουν μια εγγενή 11

13 αβεβαιότητα. Αυτές οι ποσότητες σχετίζονται με προγράμματα ανάπτυξης σε διάφορα στάδια σχεδιασμού και υλοποίησης. Η χρήση ενός συγκεντρωτικού συστήματος όπως αυτό που θα παρουσιαστεί παρακάτω, διευκολύνει τις συγκρίσεις μεταξύ υποομάδων καθιστώντας εφικτή την τελική επιλογή αξιοποιήσιμων πόρων μέσω της εκτίμησης της υποκειμενικής φύσης αυτών. Ωστόσο πρέπει να περιλαμβάνει τεχνικούς και εμπορικούς παράγοντες που επηρεάζουν αισθητά την οικονομική σκοπιμότητα του έργου, τη παραγωγικότητα του καθώς και την οικονομική ροή. Με τη χρήση του όρου «πόρος» περιλαμβάνονται όλες οι ποσότητες και οι τύποι πετρελαίου. Επίσης στην ερμηνεία του όρου αυτού περιλαμβάνονται και οι τύποι που είτε έχουν ανακαλυφθεί, είτε όχι. Ως αποθέματα χαρακτηρίζονται οι εν λόγω ποσότητες πετρελαίου που αναμένονται να είναι εμπορικώς ανακτήσιμες από την εφαρμογή αναπτυξιακών έργων σε γνωστές συγκεντρώσεις από μία συγκεκριμένη ημερομηνία και έπειτα, φυσικά κάτω από καθορισμένες συνθήκες. Τα αποθέματα θα πρέπει να ικανοποιούν τα εξής κριτήρια: Πρώτον θα πρέπει να μπορούν να ανακαλυφθούν, να είναι ανακτήσιμα και εμπορικής σημασίας, βασιζόμενα στα έργα ανάπτυξης που εφαρμόζονται. Περαιτέρω κατηγοριοποιούνται σύμφωνα με τον βαθμό βεβαιότητας που συνδέεται με εκτιμήσεις και ίσως μπορούν να υπό-κατηγοριοποιηθούν σύμφωνα με την ωριμότητα του έργου. Λέγοντας αρχικά επιτόπια αποθέματα εννοούμε τη ποσότητα του πετρελαίου που εκτιμάται να υπάρχει εκ φύσεως σε συσσωρεύσεις. Περιλαμβάνει τη ποσότητα του πετρελαίου που υπάρχει σε γνωστές συσσωρεύσεις και έχει ήδη υπολογισθεί (estimated) αλλά και αυτές τις ποσότητες σε συσσωρεύσεις που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί. Τα αρχικά επιτόπια αποθέματα υδρογονανθράκων, ο όγκος δηλαδή που οι υδρογονάνθρακες καταλαμβάνουν σε έναν ταμιευτήρα, εξαρτώνται από: Την επιφάνεια που καλύπτει η περιοχή των υδρογονανθράκων στον ταμιευτήρα, Το πάχος του πορώδους πετρώματος στην περιοχή των υδρογονανθράκων, Το πορώδες των πετρωμάτων στην περιοχή των υδρογονανθράκων Τον κορεσμό της περιοχής αυτής σε υδρογονάνθρακες. Να σημειωθεί ότι η διαπερατότητα του ταμιευτήρα δεν επηρεάζει τα αποθέματα αλλά το ρυθμό με τον οποίο τα πετρελαϊκά ρευστά κινούνται έξω από τον ταμιευτήρα κατά την διάρκεια της παραγωγής. Όπως βλέπουμε και στον παρακάτω πίνακα, τα αποθέματα χωρίζονται σε δυο κύριες κατηγορίες. Τα Ανακαλυφθέντα (Discovered) και τα μη ανακαλυφθέντα (Undiscovered). Πιο αναλυτικά, αυτά τα οποία δεν έχουν ακόμα ανακαλυφθεί αποτελούν τα μη ανακαλυφθέντα (Undiscovered) τα οποία είναι η ποσότητα του πετρελαίου που εκτιμάται ότι περιλαμβάνεται μέσα σε συσσωρεύσεις που δεν έχουν ακόμα 12

14 ανακαλυφθεί μια δεδομένη χρονική περίοδο και χωρίζονται σε αναμενόμενους πόρους (Prospective resources) και σε μη απολήψιμα (Unrecoverable). Οι αναμενόμενοι πόροι, είναι οι ποσότητες πετρελαίου που εκτιμάται ότι μπορούν να ανακτηθούν δυνητικά, από μη ανακαλυφθείσες συγκεντρώσεις, μέσω εφαρμογής μελλοντικών σχεδίων ανάπτυξης. Οι πόροι της κατηγορίας αυτής έχουν πιθανότητα ανακάλυψης καθώς και ανάπτυξης και υποδιαιρούνται περαιτέρω βάσει του βαθμού αβεβαιότητας (range of uncertainty) σε πόρους συντηρητικής εκτίμησης (low estimate) όπου αφορά αποθέματα όχι μεγάλης προοπτικής, μέσης εκτίμησης (best estimate) και υψηλής εκτίμησης (high estimate) όπου έχουν μεγαλύτερη προοπτική απόληψης. Τα μη απολήψιμα αποθέματα είναι η ποσότητα των μη ανακαλυφθέντων, αρχικά επιτόπιων αποθεμάτων που εκτιμάται ότι δεν είναι απολήψιμη από μελλοντικά αναπτυξιακά προγράμματα. Ωστόσο, ένα μέρος αυτών των ποσοτήτων μπορεί να καταστεί απολήψιμο στο μέλλον, σε περίπτωση αλλαγής εμπορικών συνθηκών ή και τεχνολογικών εξελίξεων ενώ το υπόλοιπο τμήμα της κατηγορίας αυτής καθίσταται αδύνατο να ανακτηθεί λόγω φυσικοχημικών περιορισμών που οφείλονται στην αλληλεπίδραση των υγρών της επιφάνειας με αυτών του ταμιευτήρα. Όσον αφορά τα ανακαλυφθέντα αποθέματα (Discovered), αυτά ορίζονται ως η ποσότητα του πετρελαίου που έχει εκτιμηθεί ότι περιέχεται σε γνωστές συσσωρεύσεις προγενέστερα της παραγωγής. Χωρίζονται σε υπό όρους εκμεταλλεύσιμα (SB Commercial) και σε εκμεταλλεύσιμα αποθέματα (Commercial). Τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα διακρίνονται σε βεβαιωμένα (Proved 1P) για τα οποία έχει βεβαιωθεί η ύπαρξη και εκμετάλλευσή τους, σε δυνατά (Probable 2P) και σε πιθανά (Possible 3P) ενώ τα υπό όρους εκμεταλλεύσιμα αποτελούνται από τους δυνητικούς πόρους (Contingent Resources),που χωρίζονται σε 1C, 2C, 3C, και τα μη απολήψιμα αποθέματα. Αναλυτικότερα, τα βεβαιωμένα αποθέματα (Proved-1P) είναι οι ποσότητες πετρελαίου οι οποίες μπορούν να εκτιμηθούν με λογική βεβαιότητα ότι είναι εμπορικώς ανακτήσιμα από γνωστούς ταμιευτήρες και υπό καθορισμένες οικονομικές συνθήκες, λειτουργικές μεθόδους και κυβερνητικούς κανονισμούς, από μία δεδομένη χρονική στιγμή και έπειτα. Τα δυνατά αποθέματα (Probable 2P) είναι τα επιπρόσθετα αποθέματα των οποίων η ανάλυση γεωεπιστημονικών και μηχανικών δεδομένων έδειξε ότι είναι λιγότερο πιθανό να ανακτηθούν από ότι τα βεβαιωμένα αποθέματα άλλα είναι πιο σίγουρο ότι θα ανακτηθούν από ότι τα πιθανά αποθέματα. Ωστόσο είναι εξίσου πιθανό ότι οι υπολειπόμενες ποσότητες που ανακτώνται θα είναι μεγαλύτερες ή μικρότερες από το άθροισμα των εκτιμώμενων βεβαιωμένων και δυνατών αποθεμάτων. Τέλος, τα πιθανά αποθέματα (Possible 3P) είναι τα επιπρόσθετα αποθέματα των οποίων η ανάλυση γεωεπιστημονικών και μηχανικών δεδομένων έδειξε ότι είναι λιγότερο πιθανό να ανακτηθούν από ότι τα δυνατά αποθέματα. Οι συνολικές ποσότητες που στην ουσία ανακτήθηκαν, έχουν μια μικρή πιθανότητα να υπερβούν το άθροισμα των βεβαιωμένων, δυνατών και πιθανών αποθεμάτων, πράγμα που αντιστοιχεί με το σενάριο των υψηλών εκτιμήσεων. Βάσει επιπλέον δεδομένων και σύγχρονων ερμηνειών που υποδεικνύουν αυξημένη βεβαιότητα, ποσότητες των πιθανών και δυνατών αποθεμάτων μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ξανά σαν δυνατά και βεβαιωμένα αποθέματα. Όσον αφορά τα υπό όρους εκμεταλλεύσιμα αποθέματα, όπως είπαμε διακρίνονται σε δυνητικούς πόρους και μη απολήψιμα αποθέματα. Πιο 13

15 αναλυτικά, οι δυνητικοί πόροι είναι η ποσότητα πετρελαίου που εκτιμάται ότι είναι πιθανώς ανακτήσιμη από γνωστές συγκεντρώσεις. Οι πόροι αυτοί μπορεί να περιλαμβάνουν προγράμματα για τα οποία δεν υπάρχουν βιώσιμες αγορές ακόμη ή προγράμματα όπου η εμπορική ανάκτηση εξαρτάται από την αναπτυσσόμενη τεχνολογία ή προγράμματα όπου η εκτίμηση της συγκέντρωσης είναι ανεπαρκής για να αξιολογηθεί η εμπορικότητα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η κατηγορία αυτή υποδιαιρείται περαιτέρω σύμφωνα με το επίπεδο βεβαιότητας που σχετίζεται με τις εκτιμήσεις και μπορούν να υπό-κατηγοριοποιηθούν με βάση την ωριμότητα του έργου ή/και την οικονομική τους κατάσταση. Έτσι η υποκατηγορία 1C, καθίσταται μεγαλύτερης βεβαιότητας σε σχέση με τη κατηγορία 3C. Όσον αφορά τα μη απολήψιμα αποθέματα, σε αυτή την περίπτωση είναι η ποσότητα των ανακαλυφθέντων αρχικά επιτόπιων αποθεμάτων που εκτιμάται ότι δεν είναι απολήψιμη από μελλοντικά αναπτυξιακά προγράμματα. Ωστόσο, ένα μέρος αυτών των ποσοτήτων μπορεί να καταστεί απολήψιμο στο μέλλον, σε περίπτωση αλλαγής εμπορικών συνθηκών ή και τεχνολογικών εξελίξεων ενώ το υπόλοιπο τμήμα της κατηγορίας αυτής καθίσταται αδύνατο όπως προείπαμε να ανακτηθεί λόγω φυσικοχημικών περιορισμών που οφείλονται στην αλληλεπίδραση των υγρών της επιφάνειας με αυτών του ταμιευτήρα. Όπως μπορεί κανείς να αντιληφθεί, τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα σε σχέση με τα υπό όρους έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα εκμετάλλευσης. Το ίδιο συμβαίνει και σε σχέση με τα υπό όρους και τα μη ανακαλυφθέντα. Εικόνα 2: SPE/WPC/AAPG/SPEE Petroleum Resources classification system. Συγκεντρωτικό σύστημα που περιλαμβάνει τις κυριότερες τάξεις: Παραγωγή, αποθέματα, δυνητικοί πόροι, αναμενόμενοι πόροι και μη απολήψιμα αποθέματα. Ο βαθμός βεβαιότητας που παρουσιάζεται στον οριζόντιο άξονα του 14

16 παραπάνω πίνακα, αντανακλά μια σειρά από υπολογισμένες ποσότητες δυνητικές να ανακτηθούν από μια συσσώρευση, ενώ ο κάθετος άξονας αναπαριστά την αυξανόμενη πιθανότητα εκμετάλλευσης η οποία είναι η πιθανότητα που έχει το έργο που θα αναπτυχθεί να φτάσει στη παραγωγική κατάσταση ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΕΡΕΥΝΑΣ: EXPLORATION- RESEARCH Παρότι στην ελληνική γλώσσα χρησιμοποιούμε τη λέξη έρευνα για να περιγράψουμε τη συστηματική, αντικειμενική και εξακριβωμένη αναζήτηση πληροφοριών προς επίλυση κάποιου προβλήματος, στην Γεωλογία του Πετρελαίου ο όρος αυτός διχάζεται σε δύο έννοιες. Οι δύο αυτές έννοιες, αντικατοπτρίζουν και αντιπροσωπεύουν τους αντίστοιχους όρους exploration και research της Αγγλικής ορολογίας. Με τον όρο research /έρευνα αναφερόμαστε στα επιμέρους τμήματα της εξερεύνησης υδρογονανθράκων που περιλαμβάνουν γεωλογική, γεωχημική, γεωφυσική ή μηχανική έρευνα. Αυτή η έρευνα διεξάγεται εσωτερικά, από πετρελαϊκές εταιρίες, εταιρίες εξειδικευμένων υπηρεσιών Ε-Π Υ/Α, πανεπιστήμια, ινστιτούτα κτλ. Αντίθετα, με τον όρο exploration /έρευνα, αναφερόμαστε στη γενικότερη σύνθεση των στοιχείων και δεδομένων που μας δίνουν οι προαναφερθείσες επιστήμες (Γεωλογία, Γεωχημεία, Γεωφυσική) και στην ανάπτυξη αυτών με σκοπό και αποτέλεσμα τη παραγωγή. Η ανάπτυξη αυτή γίνεται μέσω συγκεκριμένων μεθόδων και διαδικασιών, όπως γεωφυσικές και γεωλογικές μελέτες (G & G), μοντελοποίηση (modeling), προσομοίωση (simulation), γεωτρήσεις (drilling), παραγωγή (production) και τέλος το οικονομικό κομμάτι. Η έρευνα/exploration διεξάγεται από εταιρίες πετρελαίου, κρατικές ή ιδιωτικές, και γίνονται υπό όρους και προϋποθέσεις που καθορίζονται από συμβάσεις. 15

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 2.1. ΟΡΙΣΜΟΙ Στο υποκεφάλαιο αυτό θα αναφερθούμε εν συντομία στις βασικές έννοιες που θα μας απασχολήσουν στο κεφάλαιο αυτό όπως τι είναι : πετρελαϊκή επαρχία, ιζηματογενής λεκάνη, πετρελαϊκό σύστημα (στοιχεία και διαδικασίες αυτού, τα οποία θα αναλυθούν περαιτέρω στο επόμενο υποκεφάλαιο), plays & prospects Αρχικά, μπορούμε να πούμε ότι ως πετρελαϊκή επαρχία (Petroleum province) ορίζεται η περιοχή όπου το πετρέλαιο βρίσκεται σε ποσότητες εμπορικά αξιοποιήσιμες και αποτελεί έναν γεωγραφικό όρο. Ως ιζηματογενής λεκάνη (sedimentary basin), γενικά, θεωρείται μια αύλακα/ κοιλότητα πληρωμένη με ιζηματογενές υλικό. Αυτοί οι χώροι που συσσωρεύουν στρώματα ιζημάτων μεγάλου πάχους, συνθέτουν τις ιζηματογενείς λεκάνες και θεωρούνται σαν δυνητικές πετρελαιοφόρες λεκάνες εφόσον παρέχουν τις κατάλληλες συνθήκες για τον σχηματισμό και τη συγκέντρωση του πετρελαίου. Οι λεκάνες αυτές μπορούν να μελετηθούν και να αναλυθούν (basin model) με πολλούς τρόπους αν και οι πιο διαδεδομένοι και συχνοί, είναι η τεκτονική και στρωματογραφική μελέτη ενώ προσφάτως έχει αναπτυχθεί η σεισμική στρωματογραφία και η στρωματογραφία ακολουθιών (sequence stratigraphy). Στη μελέτη των ιζηματογενών λεκανών γίνεται κυρίως περιγραφή της στρωματογραφίας και της τεκτονικής δομής πετρωμάτων. Τις τελευταίες δεκαετίες, η μελέτη τους επικεντρωνόταν στη κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών και στη εξέλιξη της τεκτονικής. Με τη θεωρία των λιθοσφαικών πλακών και τη κατανόηση της οργανικής γεωχημείας, οι εμφανίσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου (oil and gas) όπως και η γένεση τους έγινε πιο κατανοητή και συγκεκριμένη. Στη περίπτωση που η λεκάνη βρίσκεται σε γεωλογικά περίπλοκη περιοχή (παραμορφωμένη, πτυχωμένη, ρηγματωμένη κλπ), η ανάλυση της καθίσταται πολύ δύσκολη. Το πετρέλαιο συνίσταται εγκλωβισμένο σε διάφορους σχηματισμούς, από το υπόβαθρο έως τις νεώτερες ή τις ψηλότερες τοπογραφικά ιζηματογενείς σειρές. Με τον όρο ιζηματογενής λεκάνη, στη προκειμένη περίπτωση, εννοείται ένα ανοξικό κομμάτι παλαιοωκεανού ή ηπειρωτική λεκάνη όπου έχουμε συγκέντρωση οργανικού υλικού. Ο όρος αυτός, χρησιμοποιείται με διαφορετικές έννοιες από τον εκάστοτε επιστημονικό τομέα. Συνεπώς κάθε επιστήμονας δίνει το δικό του νόημα σε έναν 16

18 όρο χωρίς να αλλοιώνει τη σημασία του. Η ιζηματογενής λεκάνη και το πετρελαϊκό σύστημα, υπάρχουν ανεξαρτήτως οικονομικών στοιχείων δεδομένου ότι και τα δύο βασίζονται σε φυσικές διεργασίες. Όσον αφορά το πετρελαϊκό σύστημα (petroleum system), αυτό ορίζεται ως ένα φυσικό σύστημα που περιλαμβάνει ένα ενεργό μητρικό πέτρωμα με το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο που αυτό περιέχει καθώς επίσης και όλα τα γεωλογικά στοιχεία και τις διαδικασίες που είναι απαραίτητες για την συγκέντρωση και την διατήρηση των υδρογονανθράκων. Τα απαραίτητα στοιχεία λοιπόν είναι: το μητρικό πέτρωμα (source rock), δηλαδή το πέτρωμα που περιέχει άφθονο οργανικό υλικό και στο οποίο γεννιούνται οι υδρογονάνθρακες, το πέτρωμα ταμιευτήρας (reservoir rock), εντός του οποίου συσσωρεύεται και αποθηκεύεται ο υδρογονάνθρακας (πετρέλαιο ή φυσικό αέριο) και έχει το κατάλληλο πορώδες 5 και διαπερατότητα 6, το πέτρωμα κάλυμμα (seal/cap rock), το οποίο είναι ένα αδιαπέρατο πέτρωμα που εμποδίζει την κίνηση των ρευστών και προστατεύει τους υδρογονάνθρακες στην παγίδα. την παγίδα,η οποία είναι διάταξη στρωμάτων εντός της οποίας παγιδεύονται και συγκεντρώνονται σε μεγάλες ποσότητες οι υδρογονάνθρακες τη σωστή γεωλογική ιστορία ή χρόνο μετανάστευσης, όπου ο χρόνος έναρξης της μετανάστευσης των υδρογονανθράκων από το μητρικό πέτρωμα πρέπει να έπεται του χρόνου σχηματισμού των παγίδων, τις οποίες βρίσκει (έτοιμες) και συγκεντρώνονται στη διάρκεια της διαδρομής τους. Τα δύο τελευταία στοιχεία, αφορούν περισσότερο τις διαδικασίες που είναι απαραίτητες για την συγκέντρωση και διατήρηση των υδρογονανθράκων, αυτές περιλαμβάνουν τον σχηματισμό των παγίδων και την γένεση, μετανάστευση και συσσώρευση του υδρογονάνθρακα. Τα παραπάνω στοιχεία και οι διαδικασίες πρέπει να συμβούν σε συγκεκριμένο χωροχρονικό πλαίσιο, ώστε το οργανικό υλικό που υπάρχει στο μητρικό πέτρωμα να μπορέσει να μετατραπεί σε συγκέντρωση υδρογονάνθρακα. Έτσι λοιπόν τα πετρελαϊκά συστήματα υπάρχουν όπου υπάρχουν τα απαραίτητα στοιχεία και όπου συμβαίνουν οι κατάλληλες διαδικασίες. Χωρίς τη συνύπαρξη αυτών των στοιχείων, είναι αδύνατο να υπάρχουν κοιτάσματα υδρογονανθράκων σε μια περιοχή. Πρέπει να σημειώσουμε ότι το πετρελαϊκό σύστημα έχει μία στρωματογραφική, γεωγραφική και χρονική διάσταση και αποτελεί ένα αποτελεσματικό μοντέλο για την μελέτη ανακαλυφθέντων συγκεντρώσεων 5 Με τον όρο πορώδες αναφερόμαστε στα κενά μεταξύ των κόκκων των πετρωμάτων όπου διέρχονται τα ρευστά. 6 Ο όρος διαπερατότητα χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει τις διόδους και τη δυνατότητα κίνησης των ρευστών μεταξύ των πόρων. 17

19 υδρογονανθράκων. Εικόνα 3 : Στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα πετρελαϊκό σύστημα. Play & Prospect: Prospect: Περιοχή/σημείο έρευνας στο οποίο έχει προβλεφθεί ότι υπάρχουν υδρογονάνθρακες σε ποσότητα οικονομικώς αξιοποιήσιμη. Αποτελεί στην ουσία μία πιθανή παγίδα (πχ. γεωλογική δομή), όπου οι ερευνητές προτείνουν να γίνει γεώτρηση ώστε να καθοριστεί αν όντως περιέχει οικονομικά αξιοποιήσιμες ποσότητες πετρελαίου. Για να γίνει γεώτρηση σε ένα τέτοιο σημείο/ περιοχή θα πρέπει να υπάρχουν οι κατάλληλες ενδείξεις όπως το επαρκές μέγεθος της παγίδας, το μητρικό πέτρωμα και τα πετρώματα ταμιευτήρες, το κατάλληλο κάλυμμα (seal rock) και οι κατάλληλες συνθήκες γένεσης και μετανάστευσης των υδρογονανθράκων που θα πληρώσουν την παγίδα (δηλαδή ύπαρξη πετρελαϊκού συστήματος). Μετά την ολοκλήρωση της ερευνητικής γεώτρησης θα γνωρίζουμε ή όχι την ύπαρξη υδρογονανθράκων. Play: ομάδα πιθανών παγίδων (prospects), δηλαδή σχηματισμών που περιέχουν σημαντικές συσσωρεύσεις υδρογονανθράκων, οι οποίες παρουσιάζουν παρόμοια χαρακτηριστικά (παρόμοιο πετρελαϊκό σύστημα), και συνδέονται γεωλογικά μεταξύ τους. Οι Ιζηματογενείς λεκάνες, τα Πετρελαϊκά Συστήματα και τα plays & prospects, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ξεχωριστά επίπεδα της έρευνας των υδρογονανθράκων ενώ όλα τους είναι αναγκαία για τη κατανόηση της γένεσης και του περιβάλλοντός τους. Η έρευνα των ιζηματογενών λεκανών, δίνει έμφαση στη στρωματογραφία και στη τεκτονική δομή των ιζηματογενών πετρωμάτων. Η μελέτη των πετρελαϊκών συστημάτων περιγράφει τη γενετική σχέση μεταξύ ενός ενεργού μητρικού πετρώματος και των συγκεντρώσεων πετρελαίου και αερίου που προκύπτουν. 18

20 Εικόνα 4: Η εικόνα αυτή αποτελεί μια σχηματική τομή ενός πετρελαϊκού συστήματος όπου φαίνεται η γεωγραφική του εξάπλωση. Στη σχηματική τομή απεικονίζονται τα υπερκείμενα πετρώματα (overburden rock), το πέτρωμα κάλυμμα (seal rock), το αποταμιευτήριο πέτρωμα (reservoir rock), το μητρικό πέτρωμα (source rock) και τα υποκείμενα πετρώματα. Όλα τα παραπάνω ιζηματογενή πετρώματα αποτελούν τις αποθέσεις της ιζηματογενούς λεκάνης. Ακόμα είναι εμφανής η συσσώρευση των υδρογονανθράκων στις παγίδες, η έκταση των play & prospect (πιθανών παγίδων), καθώς επίσης και η οροφή και βάση του πετρελαϊκού παραθύρου ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Ένα πετρελαϊκό σύστημα, όπως αναφέραμε συνοπτικά και στο προηγούμενο υποκεφάλαιο, χαρακτηρίζεται από την συνύπαρξη κάποιων απαραίτητων στοιχείων τα οποία είναι τα μητρικά πετρώματα, πετρώματα ταμιευτήρες, παγίδες, πετρώματα καλύμματα και δίοδοι μετανάστευσης, το καθένα από τα οποία θα αναλυθούν εκτενώς στην συνέχεια. 7 Το παράθυρο γένεσης του πετρελαίου βρίσκεται στο στάδιο της ασθενούς καταγένεσης και συγκεκριμένα εκτείνεται έως την περιοχή των ο C. Η βάση του πετρελαϊκού παραθύρου είναι η οροφή του παραθύρου γένεσης αερίου (gas window). 19

21 ΜΗΤΡΙΚΟ ΠΕΤΡΩΜΑ Το μητρικό πέτρωμα (source rock) είναι ένα λεπτόκοκκο ιζηματογενές πέτρωμα πλούσιο σε οργανικό υλικό,που σχηματίστηκε σε αναγωγικό μέσο δηλαδή σε πολύ καθορισμένες συνθήκες βάθους και αλμυρότητας. Αυτό εάν θερμανθεί επαρκώς μπορεί να παράξει κάποιο είδος υδρογονάνθρακα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο). Για την διατήρηση του οργανικού υλικού στα ιζήματα, κρίσιμη είναι η ύπαρξη ανοξικών συνθηκών. Ανοξικές συνθήκες αναπτύσσονται εκεί όπου η ζήτηση σε οξυγόνο είναι μεγαλύτερη από το παρεχόμενο οξυγόνο. Το οξυγόνο κύρια καταναλώνεται από την απόθεση του πεθαμένου οργανικού υλικού και για τον λόγο αυτό η ζήτηση σε οξυγόνο είναι μεγάλη στις περιοχές υψηλής οργανικής παραγωγικότητας. Σε υδρόβια περιβάλλοντα η παροχή οξυγόνου ελέγχεται κυρίως από την κυκλοφορία του οξυγονωμένου νερού και ελαχιστοποιείται εκεί όπου υπάρχουν στάσιμα νερά και στον βυθό (>200m). Αξίζει να σημειωθεί ότι ο χρόνος μεταφοράς του οργανικού υλικού στην στήλη του νερού από την εφωτική ζώνη στον πυθμένα της θάλασσας, το κοκκομετρικό μέγεθος των ιζημάτων και ο ρυθμός ιζηματογένεσης είναι επίσης παράμετροι που επηρεάζουν την απόθεση μητρικών πετρωμάτων. Οι κύριες θέσεις απόθεσης των μητρικών πετρωμάτων είναι οι θαλάσσιες λεκάνες, τα δέλτα και ενώ μικρότερης σημασίας είναι τα έλη φρέσκων νερών, μη δελταϊκές ακτογραμμές, ηπειρωτικές κατωφέρειες και υβώματα. Οι λιμναίες λεκάνες είναι σημαντικές θέσεις απόθεσης μητρικών πετρωμάτων σε ηπειρωτικές ακολουθίες. Οι ανοξικές συνθήκες αναπτύσσονται σε σταθερές λίμνες όταν η στήλη του νερού διαστρωματώνεται. Το πάχος των μητρικών πετρωμάτων και η ποιότητά τους είναι βελτιωμένη σε λίμνες με μεγάλη γεωλογική διάρκεια και ελάχιστη κλαστική απόθεση. Τα δέλτα επίσης μπορούν να αποτελέσουν σημαντικές θέσεις απόθεσης μητρικών πετρωμάτων. Το οργανικό υλικό μπορεί να προέρχεται από φύκη φρέσκων νερών και βακτήρια σε έλη και λίμνες που δημιουργούνται στη δελταϊκή πλατφόρμα, από το θαλάσσιο φυτοπλαγκτόν και βακτήρια στη δελταϊκή κατωφέρεια, και θαλάσσιους σχιστόλιθους στην προδελταϊκή περιοχή και πιθανά πιο σημαντικά, από μεταφερμένα χερσαία φυτά που αναπτύσσονται στη δελταϊκή πλατφόρμα. Οι διαφορετικοί τύποι δέλτα έχουν και διαφορετική συμπεριφορά. Τα δέλτα εποικοδόμησης (ποτάμιας ή παλιρροϊκής υπερίσχυσης) χαρακτηρίζονται από εξακολουθητικά χαμηλής ενέργειας περιβάλλοντα στη δελταϊκή πλατφόρμα τα οποία ευνοούν τις αποθέσεις μητρικών στρωμάτων. Τα στατικά ή καταστρεπτικά δέλτα (κυματικής υπερίσχυσης) γενικά παράγουν λιγότερο ευνοϊκά περιβάλλοντα για απόθεση μητρικών πετρωμάτων. Η μετανάστευση των παράκτιων φραγμών τείνει να επαναεπεξεργάζονται τα ιζήματα στην κατώτερη δελταϊκή πλατφόρμα και το οργανικό υλικό συνήθως αποικοδομείται σε ένα αδρανές στάδιο. Όσον αφορά τις θαλάσσιες λεκάνες, αυτές αποτελούν πολύ σημαντικές θέσεις απόθεσης μητρικών πετρωμάτων. Το πετρέλαιο πηγάζει από θαλάσσια μητρικά πετρώματα. Τα μητρικά στρώματα μπορούν να αναπτυχθούν σε κλειστές λεκάνες με περιορισμένη κυκλοφορία οξυγόνου, ή σε ανοιχτές υφαλοκρηπίδες και κατωφέρειες. Σύγχρονο παράδειγμα κλειστών θαλάσσιων λεκανών αποτελεί η Μαύρη Θάλασσα. Οι μηχανισμοί για την ανάπτυξη μητρικών πετρωμάτων για καθένα από τα 20

22 περιβάλλοντα αυτά είναι αρκετά διαφορετικοί: 1. Σε κλειστές λεκάνες η υδάτινη στρωμάτωση μειώνει την παροχή οξυγόνου 2. Σε ανοιχτές υφαλοκρηπίδες / κατωφέρειες η προς τα πάνω ωκεάνια ροή δικαιολογεί: την υψηλή οργανική παραγωγικότητα και για το λόγο αυτό την υψηλή απαίτηση σε οξυγόνο και την καταπάτηση του ελάχιστου στρώματος οξυγόνου του μέσου νερού των ωκεανών. Τυπικά μητρικά πετρώματα είναι οι σχιστόλιθοι, οι ασβεστόλιθοι ή οι μάργες, που περιέχουν περίπου 1% οργανικό υλικό και τουλάχιστον 0.5% οργανικό άνθρακα (ΤOC/ total organic carbon) 8, αν και ένα πλούσιο σε οργανικό υλικό μητρικό πέτρωμα μπορεί να περιέχει περισσότερο από 10% οργανικό υλικό. Κάθε ένας από τους παραπάνω τύπους πετρώματος έχει χαρακτηριστική σύσταση και ιστό που είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα του περιβάλλοντος απόθεσης και των διαγενετικών διαδικασιών που έχει υποστεί. Το πετρέλαιο που υπάρχει παγκοσμίως βρίσκεται σε ποσοστό 65% σε σχιστολίθους οι οποίοι αποτελούν και το καταλληλότερο μητρικό πέτρωμα, 12% σε μάργες και σε ποσοστό 21% σε ασβεστολίθους. Πιο αναλυτικά, οι σχιστόλιθοι έχουν ένα χαρακτηριστικό σκούρο καφέ-μάυρο χρώμα και σπανίως σκούρο γκρί ή πράσινο, με μαλακές πλευρικές επιφάνειές και ακανόνιστες κατακόρυφες επιφάνειες, οι οποίες είναι παράλληλες στην διεύθυνση απόθεσης. Αποτελούνται από κόκκους μεγέθους αργίλου και ιλύος (με διάμετρο <0,002mm και 0,02-0,002mm αντίστοιχα). Οι κόκκοι αργίλου είναι πεπλατισμένοι και έχουν τέτοιο προσανατολισμό που δεν επιτρέπει την ύπαρξη κενών ανάμεσα στους κόκκους, συνθέτοντας με αυτόν τον τρόπο ένα εξαιρετικά χαμηλής διαπερατότητας πέτρωμα που εκτός από το καταλληλότερο μητρικό πέτρωμα, αποτελεί και ένα εξαιρετικό κάλυμμα που προστατεύει τους υδρογονάνθρακες και εμποδίζει την κίνηση των ρευστών. Επίσης, είναι πετρώματα επιρρεπή στην διάβρωση και στην αποσάθρωση τα οποία αποτίθενται κυρίως σε ποτάμια, λιμναία, λιμνοθαλάσσια και βαθιά θαλάσσια περιβάλλοντα. Όσον αφορά τους ασβεστόλιθους, αυτοί αποτελούν το δεύτερο καταλληλότερο μητρικό πέτρωμα για πετρέλαιο ή φυσικό αέριο. Οι ασβεστόλιθοι είναι ιζηματογενή, ανθρακικά 9, σκληρά πετρώματα, ανοιχτού ή σκούρου γκρι χρώματος που μπορεί να περιέχουν απολιθώματα-κλάστες οι οποίοι είναι κυρίως σκελετικά υπολείμματα οργανισμών, που ποικίλουν σε μέγεθος και σχήμα και ζουν είτε προσκολλημένα στον πυθμένα είτε ελεύθερα στη στήλη του θαλασσινού νερού. Οι ασβεστόλιθοι δεν έχουν πρωτογενές πορώδες αλλά δευτερογενές, το οποίο σημαίνει ότι το πορώδες τους είναι κυρίως αποτέλεσμα διάλυσης ή διάρρηξης του πετρώματος. 8 H ποσότητα του οργανικού άνθρακα που βρίσκεται σε ένα πέτρωμα καθορίζει την ικανότητα του πετρώματος να παράξει υδρογονάνθρακα. 9 Τα ανθρακικά πετρώματα περιέχουν πάνω από 50% ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) 21

23 Οι μάργες, οι οποίες όπως αναφέραμε παραπάνω φιλοξενούν σε ποσοστό 12% υδρογονάνθρακες και κυρίως πετρέλαιο, είναι ιζηματογενή πετρώματα που ορυκτολογικά και χημικά κυμαίνονται μεταξύ ασβεστολίθων και πηλιτών. Μια τυπική μάργα περιέχει 35-65% άργιλο, μπορούν ωστόσο να βρεθούν όλες οι ενδιάμεσες συστάσεις μεταξύ ασβεστολίθων και πηλιτών. Πετρώματα θαλάσσιας προέλευσης είναι πιο πιθανό να αποτελέσουν μητρικά πετρώματα πετρελαίου από ότι φυσικού αερίου και αυτό μπορεί να αιτιολογηθεί από τη φύση του οργανικού υλικού ή του κηρoγόνου που αυτά περιέχουν, που είναι κυρίως φύκη ή άλλα θαλάσσια υλικά. Αντίθετα τα μητρικά πετρώματα ηπειρωτικής προέλευσης τείνουν να περιέχουν φυσικό αέριο αντί για πετρέλαιο καθώς η φύση του οργανικού υλικού ή του κηρογόνου είναι εντελώς διαφορετική από αυτή των πετρωμάτων θαλάσσιας προέλευσης και είναι κυρίως φυτικά υπολείμματα ή άνθρακας. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι το κηρογόνο ορίζεται ως το αδιάλυτο οργανικό υλικό σε οργανικούς διαλύτες. Είναι στερεωμένο στο ίζημα και αντικατοπτρίζει τον όγκο του συνολικού οργανικού άνθρακα. Η σύνθεση του κηρογόνου στα διαφορετικά μητρικά πετρώματα ελέγχεται σημαντικά από τις συνθήκες ιζηματογένεσης. Χαμηλοί ρυθμοί ιζηματογένεσης κάτω από συνθήκες καλής οξυγόνωσης επιτρέπουν την διατήρηση μόνο του ινερτινίτη 10, ενώ αναερόβια περιβάλλοντα απόθεσης επιτρέπουν τη διατήρηση σχετικά μεγάλων ποσοτήτων από πλούσιων σε υδρογόνο, λειπτινίτη 11, και έτσι αυξάνεται έντονα το ενδεχόμενο γένεσης υδρογονανθράκων. Με την αύξηση της θερμοκρασίας έχουμε τη χημική διάσπαση του κηρογόνου και σαν αποτέλεσμα προκύπτει η γένεση του πετρελαίου. Καθώς απελευθερώνονται οι υδρογονάνθρακες το υπολειπόμενο κηρογόνο αναπτύσσεται στην κατεύθυνση ανθρακικού υπολείμματος. Οι πιο σημαντικοί παράγοντες για τη διάσπαση του κηρογόνου είναι η θερμοκρασία και ο χρόνος. Η διατήρηση του οργανικού υλικού, όπως αναφέραμε και προηγουμένως, χωρίς αυτό να υποβαθμιστεί είναι κρίσιμη για την δημιουργία ενός καλού μητρικού πετρώματος και απαραίτητη για ένα ολοκληρωμένο πετρελαϊκό σύστημα. Κάτω από κατάλληλες συνθήκες, τα μητρικά πετρώματα μπορούν να αποτελέσουν και πετρώματα ταμιευτήρες όπως στην περίπτωση ενός σχιστολιθικού ταμιευτήρα φυσικού αερίου. Συνοπτικά, θεωρούμε σαν πιθανό μητρικό πέτρωμα κάθε πέτρωμα: με λεπτή υφή, που ευνόησε την στιγμή της ιζηματογένεσης την επικάλυψη και προστασία του οργανικού υλικού, που αποτέθηκε σε αναγωγικό περιβάλλον θαλάσσιο ή μη, σκούρου χρώματος (γκριζου-μαύρο), οφειλόμενου στην παρουσία πλούσιας αναλογίας σε υπολείμματα οργανικής ύλης. 10 ινερτινίτης (βλ. υποσημείωση 9) 11 ο λεπτινίτης καθώς και ο ινερτινίτης αποτελούν macerals, δηλαδή συστατικά οργανικά στη προέλευση, του άνθρακα (coal) και του βιτουμενιούχου σχιστόλιθου (oil shale). 22

24 2.2.2 ΠΕΤΡΩΜΑ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑΣ Τα πετρώματα ταμιευτήρες ορίζονται ως τα πετρώματα με επαρκές πορώδες και διαπερατότητα για την αποθήκευση και κίνηση των ρευστών και συνεπώς απαραίτητη προϋπόθεση για την πετρελαιοσυγκέντρωση είναι η ύπαρξη αποταμιευτήριου πετρώματος με καλό πορώδες και διαπερατότητα. Το πορώδες εκφράζεται ως η ικανότητα του πετρώματος να συγκρατεί ρευστά στους πόρους του και ορίζεται ως ο όγκος των κενών (πόρων) προς τον συνολικό όγκο του πετρώματος επί % δηλαδή n%=vv/vt. Διακρίνουμε το ολικό πορώδες που αναφέρεται στον ολικό όγκο των κενών και το ενεργό ή ωφέλιμο πορώδες που εκφράζει τον όγκο των κενών που επικοινωνούν μεταξύ τους. Όσον αφορά τη διαπερατότητα, αυτή ορίζεται ως η ικανότητα του πετρώματος να μεταφέρει ρευστά και εξαρτάται κυρίως από την σύνδεση μεταξύ των πόρων. Συνήθως διακρίνουμε και μετράμε δύο τύπους διαπερατότητας, την οριζόντια ή πλευρική διαπερατότητα που αντιστοιχεί σε μία ροή υγρών παράλληλα προς τις επιφάνειες στρώσης του πετρώματος, και την κατακόρυφη ή εγκάρσια διαπερατότητα που αντιστοιχεί σε μία ροή κάθετη στην στρώση. Διακρίνουμε επίσης την μακροδιαπερατότητα, εξαιτίας θραύσης του πετρώματος και την μικροδιαπερατότητα που οφείλεται σε αυτή καθ αυτή τη δομή του πετρώματος. Ο νόμος του Darcy εκφράζει την σχέση μεταξύ πίεσης, ρυθμού ροής του ρευστού και διαπερατότητας και δίνεται από την μαθηματική σχέση : Q = k(p1-p2)a/lµ όπου Q= ο ρυθμός ροής, Κ= διαπερατότητα, Ρ1-Ρ2=διαφορά πίεσης σε απόσταση L, A= επιφάνεια και τέλος το μ είναι το ιξώδες του ρευστού. Μονάδα μέτρησης της διαπερατότητας είναι το D (Darcy). Ένα πέτρωμα που αποτελεί ταμιευτήρα πετρελαίου μπορεί να χαρακτηριστεί ως: φτωχός ταμιευτήρας (poor) όταν K=1-10 md μέτριος (fair), όταν Κ= md καλός (good), όταν Κ= md πολύ καλός (Excellent) όταν Κ>1000 md Το πορώδες και η διαπερατότητα επηρεάζονται από την αποθετική γεωμετρία των πόρων των ιζημάτων του ταμιευτήρα και τις διαγενετικές αλλαγές που λαμβάνουν χώρα μετά την απόθεση. Το μέγεθος των κόκκων είναι πιθανότατα ο πιο σημαντικός παράγοντας. Λεπτόκοκκα ιζήματα έχουν συνήθως χαμηλότερο πορώδες και διαπερατότητα από ότι τα αδρόκοκκα. Επίσης, η διάταξη των πόρων μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το πορώδες και τη διαπερατότητα ενός ιζήματος, ενώ τέλος η στρογγυλότητα των κόκκων του ιζήματος είναι δευτερευούσης σημασίας αλλά σε γενικές γραμμές καθώς αυξάνεται η στρογγυλότητα και η σφαιρικότητα των κόκκων ενός ιζήματος έχουμε υψηλότερες διαπερατότητες. Όσον αφορά το πορώδες του πετρώματος ταμιευτήρα, αυτό πρέπει να είναι υψηλό ώστε να μπορεί να αποτελέσει δεξαμενή πετρελαίου και οι πόροι του πρέπει να συνδέονται σε τέτοιο βαθμό ώστε να επιτρέπει στο περιεχόμενο πετρελαϊκό ρευστό να ρέει διαμέσου του πετρώματος προς τη γεώτρηση. Το πορώδες του ταμιευτήρα επηρεάζει τα αποθέματα ενός πιθανού ή υπαρκτού πετρελαϊκού πεδίου. 23

25 Η διαπερατότητα επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο τα πετρελαϊκά ρευστά μπορούν να κινηθούν έξω από τον ταμιευτήρα κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Μπορεί να αποτελούνται από πελαγικούς ασβεστολίθους με σπασίματα (fractures) μέχρι αιολικές άμμους με μεγάλο πορώδες. Η διαγένεση μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στην ποιότητα του ταμιευτήρα, ειδικά σε ανθρακικές ακολουθίες. Τα πιο κοινά ταμιευτήρια πετρώματα είναι τα ιζηματογενή επειδή έχουν μεγαλύτερο πορώδες από τα περισσότερα πυριγενή και μεταμορφωμένα και σχηματίζονται κάτω από θερμοκρασιακές συνθήκες στις οποίες οι υδρογονάνθρακες μπορούν να διατηρηθούν. Τα ιζηματογενή αυτά πετρώματα μπορεί να είναι είτε ανθρακικά είτε κλαστικά Τα ανθρακικά πετρώματα αβαθούς κατά το πλείστον θάλασσας (πλατφόρμας κλπ), όπως ήδη γνωρίζουμε, είναι σκληρά πετρώματα ανοιχτού ή σκούρου γκρι χρώματος που μπορεί να περιέχουν απολιθώματα- κλάστες οι οποίοι είναι κυρίως σκελετικά υπολείμματα οργανισμών ρηχών νερών, που ποικίλουν σε μέγεθος και σχήμα και ζουν είτε προσκολλημένα στον πυθμένα είτε ελεύθερα στην στην στήλη του θαλασσινού νερού. Οι ασβεστόλιθοι γενικά εμφανίζουν πρωτογενές αλλά και δευτερογενές πορώδες και διαπερατότητα. Τα μεγαλύτερα πρωτογενή πορώδη και διαπερατότητα εμφανίζονται στους κελυφώδεις ασβεστόλιθους, όπου προστίθενται αφενός τα κενά των θραυσμάτων των κελυφών και αφετέρου τα κενά που οφείλονται στον κλαστικό χαρακτήρα του πετρώματος. Επίσης οι ωολιθικοί ασβεστόλιθοι όπως και οι ασβεστόλιθοι δομημένοι από φύκη χαρακτηρίζονται από καλά πορώδη. Το δευτερογενές πορώδες των ασβεστολίθων από την άλλη πλευρά είναι αποτέλεσμα καρστικοποίησης, δολομιτίωσης ή διάρρηξης του πετρώματος. Το υπερβολικά ανομοιογενές πορώδες και η διαπερατότητα των ανθρακικών ταμιευτήρων εξαρτάται από το περιβάλλον απόθεσης των ανθρακικών φάσεων και πολύ περισσότερο από τη δευτερογενή μετατροπή (διαγένεση) της πρωτογενούς δομής του πετρώματος. Οι ύφαλοι ή οι ασβεστολιθικοί ύφαλοι μπορούν να έχουν άριστες ταμιευτήριες ιδιότητες, αλλά κυρίως είναι μειωμένης έκτασης και μεταβλητής ποιότητας. Όσον αφορά τους αμμούχους ταμιευτήρες, αυτοί είναι κυρίως κλαστικά πετρώματα (άμμοι, ψαμμίτες) και λόγω του κλαστικού τους χαρακτήρα διατηρούν σημαντικό πορώδες και διαπερατότητα. Οι ψαμμίτες αποτελούνται από κόκκους μεγέθους άμμου (2-0,063 mm) και η ορυκτολογική τους σύσταση ποικίλει αλλά κυρίως αποτελούνται από κόκκους χαλαζία ή αστρίων καθώς υπάρχουν σε αφθονία στον φλοιό της Γης. Σε γενικές γραμμές το αρχικό πορώδες και η διαπερατότητα των άμμων εξαρτάται από το μέγεθος των κόκκων, τη διαβάθμιση και ταξιθέτηση των ιδιαίτερων ιζημάτων και συνεπώς οι ταμιευτήρες αυτοί είναι ευκολότερο να προβλεφθούν από ότι οι ανθρακικοί. Η διαπερατότητα ασύνδετων άμμων μειώνεται όσο μικραίνει το κοκκομετρικό μέγεθος και όσο η ταξιθέτηση γίνεται φτωχότερη. Τέλος, οι σχηματισμοί κιμωλίας (chalk) έχουν μέτρια ποιότητα ως ταμιευτήρια πετρώματα. Λόγω της χαμηλής τους διαπερατότητας, αυτά τα κοιτάσματα μπορεί να είναι οικονομικά αξιοποιήσιμα μόνο σε συνδυασμό με πολύ λεπτές ρωγματώσεις. 24

26 Εικόνα 5: Στο σχήμα αυτό φαίνονται όλα τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα πετρελαϊκό σύστημα. Με κίτρινο χρώμα απεικονίζεται ένας ψαμμίτης με κατάλληλο πορώδες και διαπερατότητα που λειτουργεί ως ταμιευτήρας πετρελαίου ΠΑΓΙΔΕΣ Ως παγίδα ορίζεται η τεκτονική ή στρωματογραφική ή ανάμεικτη διάταξη των πετρωμάτων εντός της οποίας συσσωρεύονται οι υδρογονάνθρακες και δημιουργείται το κοίτασμα (συγκέντρωση ενδιαφέροντος). Οι παγίδες μπορούν να ταξινομηθούν κυρίως σε : Δομικές/Τεκτονικές παγίδες ( structural traps), στις οποίες συμμετέχουν κυρίως οι τεκτονικοί παράγοντες (πτυχές, ρήγματα κτλ) Στρωματογραφικές (stratigraphic traps), όπου η τεκτονική δεν παίζει παρά αμελητέο ρόλο, αν όχι μηδενικό, και οι οποίες οφείλονται κυρίως σε φαινόμενα στρωματογραφικής, παλαιογεωγραφικής και λιθολογικής τάξης. Μικτές, στις οποίες συμμετέχουν στον ίδιο βαθμό οι τεκτονικές παραμορφώσεις και οι στρωματογραφικές ή λιθολογικές μεταβολές. Ωστόσο μία ακόμα, δευτερευούσης σημασίας κατηγορία είναι οι υδροδυναμικές παγίδες (hydrodynamic traps). Πιο συγκεκριμένα, οι τεκτονικές παγίδες προκύπτουν από τοπικές τεκτονικές παραμορφώσεις, όπως πτυχώσεις, ρήγματα κ.λ.π. στο φιλοξενούν πέτρωμα και το κάλυμμα και αποτελούν γεωλογικές δομές, ικανές να διατηρήσουν υδρογονάνθρακες, όπως ένα ρήγμα η μία πτυχή. Εκτός από τεκτονικές διαδικασίες οι τεκτονικές παγίδες μπορούν να σχηματιστούν και από διαπειρικές και βαρυτικές διαδικασίες. Παραδείγματα λοιπόν δομικών παγίδων μπορούν να αποτελέσουν οι πτυχές, τα αντίκλινα, τα ρήγματα, οι αλατούχοι δόμοι και οι διαπειρικές δομές. Ο συνηθέστερος ωστόσο τύπος τεκτονικών παγίδων είναι οι αντικλινικές παγίδες 25

27 (anticlinal traps). Μια αντικλινική πτυχή είναι μια παραμόρφωση των στρωμάτων που τους δίνει αντίθετες κλίσεις, αποκλίνουσες από την κορυφή της. Συνεπώς μια κοίλη μορφή προς τα κάτω αποτελεί ιδανικό χώρο για την συσσώρευση των υδρογονανθράκων. Οι τεκτονικές παγίδες έχουν συνήθως μεγάλες διαστάσεις και εκτείνονται σε μεγάλα πάχη ιζηµάτων. Η αποθηκευτική ικανότητα ενός αντικλίνου εξαρτάται από το ύψος παγίδευσης (structural closure), την κατακόρυφη δηλαδή απόσταση μεταξύ του ανώτερου τοπογραφικά σημείου του αντικλίνου και του κατώτερου οριζόντιου επιπέδου όπου το αντίκλινο είναι κλειστό. Πρακτικής σηµασίας για την έρευνα αποτελεί η συµµετρία του αντικλίνου (εάν το αξονικό επίπεδο είναι κατακόρυφο ή κεκλιµένο), διότι άµεσα εξαρτάται από αυτό το ύψος παγίδευσης. Από την άλλη πλευρά, οι στρωματογραφικές παγίδες που απαντώνται σε μικρότερη συχνότητα σε σχέση με τις τεκτονικές ή δομικές, είναι αυτές που κληρονομήθηκαν από την πρωτογενή αποθετική μορφολογία, ή τις ασυνέχειες μέσα στη λεκάνη πλήρωσης, ή από μεταγενέστερες διαγενετικές επιδράσεις. Παραδείγματα στρωματογραφικών παγίδων είναι τα ποτάμια κανάλια, τα φραγματικά αναχώματα- φραγμοί, τα υποθαλάσσια ριπίδια, οι ανθρακικοί ύφαλοι κ.α. Οι στρωματογραφικές παγίδες διακρίνονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. Οι πρώτες ελέγχονται από την παρουσία ενός πορώδους και διαπερατού σώματος περιορισμένης διάστασης. Οι παγίδες αυτές προκύπτουν εξαιτίας του ότι το ίζημα που αποτελεί τον ταμιευτήρα, κατέχει πρωτογενή χαρακτηριστικά πορώδους και διαπερατότητας και αποτίθεται τοπικά στο εσωτερικό μιας σειράς που στερείται διαπερατότητας. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα αμμώδη φακοειδή σώματα και οι υφαλογενείς ασβεστολιθικοί σχηματισμοί. Η παγίδα δηλαδή, υπάρχει από την στιγμή που τελείωσε η ιζηματογένεση του ταμιευτήριου πετρώματος και τα μεταγενέστερα γεωλογικά γεγονότα (διαγένεση, τεκτονικές παραμορφώσεις κλπ) θα μπορέσουν μόνο να τροποποιήσουν τα χαρακτηριστικά του, αλλά δεν θα έχουν επίδραση σε αυτή την ίδια την ύπαρξή του. Όσον αφορά τις δευτερογενείς στρωματογραφικές παγίδες, αυτές δημιουργούνται από φαινόμενα μεταγενέστερα από την ιζηματογένεση και μάλιστα μερικές φορές από την διαγένεση. Σε αυτή τη κατηγορία αποδίδονται οι παγίδες που δημιουργούνται από φυσικοχημικές τροποποιήσεις των πετρωμάτων, τα οποία ακριβώς εξαιτίας αυτής της τροποποίησης θα μετατραπούν σε πέτρωμα ταμιευτήρας, καθώς και οι παγίδες που προκύπτουν από στρωματογραφική ασυμφωνία ανεξάρτητα με το αν αυτή συνοδεύεται ή όχι από μια εξαλλοίωση. Το κλείσιμο της παγίδας εξασφαλίζεται από τα αδιαπέρατα εδάφη που αποσφηνώνουν και καλύπτουν με ασυμφωνία τους ορίζοντες ταμιευτήρες. Συχνά αποκαλύπτεται ότι σε αυτές τις παγίδες έχουν επιδράσει ορογενετικές ή ηπειρογενετικές παραμορφώσεις (πχ. δολομιτίωση οφειλόμενη σε θραύσεις βάθους, εξαλλοίωση ή αποσφήνωση επί ενός δόμου που σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια της ιζηματογένεσης) χωρίς όμως αυτές να παίζουν τον σημαντικότερο ρόλο στην δημιουργία της παγίδας. Αποτελούν τότε μια μεταβατική μορφή προς τις μικτές παγίδες. Τέλος, οι υδροδυναμικές παγίδες, είναι αυτές που σχηματίστηκαν από την κίνηση των εσωτερικά ευρισκόμενων ρευστών διαμέσου της λεκάνης, και σε παγκόσμιο πλαίσιο είναι γενικά σπάνιες. Παρ' όλη τη σπανιότητα τους, οι 26

28 υδροδυναμικές επιδράσεις είναι σημαντικές σε μερικές λεκάνες προχώρας. Να σημειωθεί ότι οι μικτού τύπου παγίδες με συνδυασμό τεκτονικών και στρωματογραφικών δεδομένων δεν είναι σπάνιες. Οι παγίδες, αποτελούν και αυτές όπως και τα μητρικά πετρώματα και τα πετρώματα ταμιευτήρες που αναφέραμε προηγουμένως, απαραίτητο στοιχείο ενός ολοκληρωμένου πετρελαϊκού συστήματος. Πολύ σπουδαία παράμετρος των παγίδων είναι ότι δεν φτάνει μόνο να υπάρχει μια ιδανικής γεωμετρίας μονωτήρια παγίδα για την ύπαρξη μιας πετρελαϊκής παγίδας, αλλά ο χρόνος της ανάπτυξής της θα πρέπει να θεωρείται σύγχρονος. Έτσι η κατανόηση της ιστορίας της ανάπτυξης των ανεξάρτητων παγίδων μαζί με την ιστορία ταφής και θέρμανσης της λεκάνης, είναι βασική για την ανάπτυξη πιθανών πετρελαίων. Μια συγκέντρωση πετρελαίου δηλαδή μπορεί να προέλθει από μια περίπτωση παγίδας ή και από συνδυασμό αυτών (πχ. παγίδες που συνδυάζουν ρήγματα και αντικλινικές πτυχές). Μερικές παγίδες ωστόσο δεν είναι εύκολο να αναγνωρισθούν, έτσι ακόμη και οι σύγχρονες γεωφυσικές μέθοδοι μπορεί να κάνουν λάθος εκτίμηση της ύπαρξης ή όχι μιας παγίδας με αποτέλεσμα να είναι αναγκαία η έρευνα με γεωτρήσεις. Για την έρευνα των δομών αυτών χρησιμοποιείται η αέρια διασκόπηση (αεροφωτογραφίες), η γεωλογική έρευνα, η γεωφυσική, η γεωχημική έρευνα και τέλος οι ερευνητικές γεωτρήσεις. Εικόνα 6: Στην εικόνα αυτή φαίνονται οι κύριες κατηγορίες παγίδων. α) αντικλινική παγίδα, β) ρήγμα, γ)αλατούχος δόμος, δ) στρωματογραφική παγίδα. Οι τρεις πρώτοι τύποι παγίδων αποτελούν παραδείγματα δομικών/τεκτονικών παγίδων (structural traps). 27

29 ΠΕΤΡΩΜΑ ΚΑΛΥΜΜΑ Ως κάλυμμα (seal/ cap rock) ορίζεται ένα σχετικά αδιαπέρατο πέτρωμα, συνήθως σχιστόλιθος ή κάποιος εβαπορίτης, το οποίο δημιουργεί ένα εμπόδιοκάλυμμα πάνω και γύρω από το πέτρωμα ταμιευτήρας. Με αυτόν τον τρόπο τα ρευστά δεν μπορούν να μεταναστεύσουν από το ταμιευτήριο πέτρωμα. Συνήθως το κάλυμμα βρίσκεται πάνω σε έναν αλατούχο δόμο. Η διαπερατότητα ενός καλύμματος, ικανού να διατηρήσει τα ρευστά κατά το πέρασμα του γεωλογικού χρόνου, είναι περίπου 10 ⁶ ως 10 ⁸ D. Όπως γίνεται λοιπόν κατανοητό, η ύπαρξη ενός πετρελαϊκού πεδίου εξαρτάται από την παρουσία ενός αποτελεσματικού περιφερειακού μονωτήρα (cap rock, top seal). Ένας περιφερειακός μονωτήρας ή αλλιώς κάλυμμα είναι απαραίτητος για να μονώσει το πετρέλαιο στην μονάδα αποθήκευσης και να το προστατεύσει από τους καταστροφικούς ατμοσφαιρικούς παράγοντες. Ένας μονωτήρας είναι αποτελεσματικός εάν η ισχύς του ή η κατανεμημένη πίεσή του υπερβαίνει την προς τα πάνω πίεση της πλευστότητας που παράγεται από την υποκείμενη στήλη υδρογονανθράκων. Η πίεση της πλευστότητας προσδιορίζεται από την πυκνότητα των υδρογονανθράκων και το ύψος της στήλης τους. Απαιτείται ένας μονωτήρας με υπερβολικά μικρό μέγεθος πόρων για να εμποδίσει την ανύψωση της επίπλευσης - πλευστότητας μιας υψηλής υποκείμενης στήλης αερίων. Τα ιδανικότερα πετρώματα κάλυψης είναι λεπτόκοκκα κλαστικά ιζήματογενή και εβαπορίτες (χημικά ιζηματογενή πετρώματα), τα οποία είναι πετρώματα λεπτής υφής, εύπλαστα και πλευρικά συνεχή, που δεν επιτρέπουν τις μετακινήσεις των υδρογονανθράκων καθέτως προς την στρώση τους και αποτελούν επομένως φραγμό για την μετακίνηση των υδρογονανθράκων. Η πλαστικότητα είναι και αυτή μια σημαντική απαίτηση, ιδιαίτερα σε τεκτονισμένες περιοχές. Το αλάτι και ο ανυδρίτης είναι τα πιο εύπλαστα υλικά, ακολουθούμενα από σχιστόλιθους πλούσιους σε οργανικό υλικό. Οι μονωτήρες δεν είναι απαραίτητο να έχουν μεγάλο πάχος για να είναι αποτελεσματικοί, φτάνει να διατηρούνται πλευρικά σε μεγάλες αποστάσεις. Ομοίως το βάθος ταφής δεν φαίνεται να είναι κρίσιμο, διότι η μόνωση μπορεί να είναι αποτελεσματική σε όλα τα βάθη ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΙΣΤΟΡΙΑ Όπως αναφέραμε στο κεφάλαιο αυτό, ένα πετρελαϊκό σύστημα περιλαμβάνει όλα τα γεωλογικά στοιχεία και τις διαδικασίες που είναι απαραίτητες για την συγκέντρωση και την διατήρηση των υδρογονανθράκων. Η ύπαρξη ενός μητρικού πετρώματος πλούσιου σε οργανικό υλικό, ταμιευτήρα, καλύμματος, παγίδων και δρόμων μετανάστευσης (ρήγματα, διακλάσεις), είναι οι πέντε κύριοι παράγοντες που ελέγχουν την πετρελαιογένεση και θα πρέπει να συνυπάρχουν σε ένα πετρελαϊκό σύστημα φόρτισης. Το μητρικό πέτρωμα προσφέρει τη γένεση, τα ρήγματα, οι 28

30 διακλάσεις ή και το πρωτογενές πορώδες προσφέρουν τους δρόμους μετανάστευσης των υδρογονανθράκων. Το ταμιευτήριο πέτρωμα δίνει τη συγκέντρωση, το μονωτήριο πέτρωμα (κάλυμμα) προσφέρει την προφύλαξη και τέλος οι παγίδες παγιδεύουν τους υδρογονάνθρακες. Όλοι αυτοί οι παράγοντες θα πρέπει να τοποθετηθούν με τη σωστή σειρά μέσα στο γεωλογικό χρόνο, έτσι ώστε να έχουμε τη γένεση και τη διατήρηση μεγάλης συγκέντρωσης πετρελαίου. Πιο αναλυτικά, ένα μητρικό πέτρωμα πλούσιο σε οργανικό υλικό εφόσον έχει θερμανθεί επαρκώς μπορεί να δώσει κάποιο είδος υδρογονάνθρακα. Ο υδρογονάνθρακας, όπως για παράδειγμα το πετρέλαιο, μεταναστεύει με τη βοήθεια διόδων μετανάστευσης (ρήγματα, διακλάσεις) στο πέτρωμα ταμιευτήρα που είναι ένα πέτρωμα με κατάλληλο πορώδες και διαπερατότητα, όπου συσσωρεύεται και φυλακίζεται σε συγκεκριμένες θέσεις-παγίδες (κυρίως τεκτονικές, στρωματογραφικές ή μικτές). Τέλος, το πέτρωμα μονωτής δημιουργεί ένα κάλυμμα πάνω και γύρω από το ταμιευτήριο πέτρωμα ώστε να προφυλάξει τον υδρογονάνθρακα στην παγίδα και να εμποδίσει την κίνηση των ρευστών. Με λίγα λόγια, ένα πετρελαϊκό σύστημα φόρτισης εμφανίζεται με τη γένεση του πετρελαίου σε ένα μητρικό πέτρωμα, εν συνεχεία αποβάλλεται και τέλος μεταναστεύει διαμέσου ενός στρώματος μεταφοράς σε μία παγίδα. Είναι πολύ σημαντικό λοιπόν να τονισθεί ότι η παγίδα έχει σχηματιστεί πριν την μετανάστευση των υδρογονανθράκων (κρίσιμη στιγμή) ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Αφού αναφερθήκαμε αναλυτικά στα στοιχεία τα οποία είναι απαραίτητα για ύπαρξη ενός πετρελαϊκού συστήματος, είναι αναγκαίο να αναφερθούμε και στις διαδικασίες γένεσης, συγκέντρωσης και διατήρησης των υδρογονανθράκων μέσα σε ένα πετρελαϊκό σύστημα φόρτισης και γενικότερα στις διαδικασίες εξέλιξης του πετρελαϊκού συστήματος. Οι διαδικασίες αυτές είναι οι εξής: Γένεση Μετανάστευση Συσσώρευση/ Παγίδευση Διατήρηση/ Προφύλαξη Η γένεση αναφέρεται στην καταβύθιση των μητρικών πετρωμάτων σε συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης ικανές να μετατρέψουν την οργανική ύλη σε πετρέλαιο. Η γένεση των υδρογονανθράκων, όπως αναφέραμε και στο πρώτο κεφάλαιο, προκύπτει ως αποτέλεσμα 3 διαδοχικών φάσεων. Η πρώτη φάση είναι η απόθεση του μητρικού πετρώματος, πλούσιου σε οργανικό υλικό σε περιβάλλοντα υψηλής παραγωγικότητας, όπως λίμνες, δέλτα, λιμνοθάλασσες ή θαλάσσιες λεκάνες. Πιο αναλυτικά, το οργανικό υλικό αποτελείται από χημικά συστατικά όπως ένυδροι άνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια, και ξυλίτες. Μόνο τα λιπίδια και οι ξυλίτες είναι ανθεκτικά και έχουν τη δυνατότητα να ταφούν και να 29

31 ενσωματωθούν στα ιζήματα. Τα λιπίδια βρίσκονται σε θαλάσσιους οργανισμούς και χερσαία φυτά και ο ξυλίτης είναι παρόν μόνο σε χερσαία φυτά. Μετά την εναπόθεση του οργανικού υλικού στα ιζήματα και την ταφή τους, ξεκινάει μια σειρά διεργασιών. Η διαγένεση, καταγένεση, μεταγένεση και μεταμόρφωση αφορούν το ενιαίο σύνολο που αποτελείται από τα ορυκτά του ιζήματος, την οργανική ύλη και την υδατική φάση. Η οργανική ύλη αποτίθεται αρχικά μέσα σε μη συνεκτική ιλύ, όπου ο όγκος του νερού, μπορεί να είναι μέχρι και 80% του συνολικού όγκου της ιλύος. Το τελικό βάθος ενταφιασμού μπορεί να κυμαίνεται από μερικές εκατοντάδες μέτρα μέχρι και χιλιόμετρα. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι για να διατηρηθεί το οργανικό υλικό στα αποθετικά περιβάλλοντα πρέπει να υπάρχουν αναερόβιες συνθήκες λόγω του ότι περιορίζουν τη δραστηριότητα των αερόβιων οργανισμών και της βιοαναμόχλευσης που καταστρέφουν το οργανικό υλικό. Σε δεύτερη φάση, η οργανική ύλη υφίσταται σημαντικές μεταβολές με τις αρχικές ενώσεις να αποδομούνται και να αλλάζουν με διαφορετικούς ρυθμούς. Καθώς λοιπόν αυξάνει η θερμοκρασία, έχουμε τη γένεση του κηρογόνου που προκύπτει από τη διάσπαση των βιοπολυμερών 12, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό των γεωμονομερών, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν το κηρογόνο. Αυτή η διεργασία μπορεί να διαρκέσει μερικές εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια, σε θερμοκρασίες περίπου 50 ο C. Με ακόμα μεγαλύτερη αύξηση της θερμοκρασίας, σε ένα τρίτο στάδιο, έχουμε τη χημική διάσπαση του κηρογόνου και σαν αποτέλεσμα προκύπτει η γένεση του πετρελαίου. Το στάδιο αυτό ονομάζεται στάδιο καταγένεσης, στο οποίο το κηρογόνο μετατρέπεται σε πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Στο στάδιο αυτό δημιουργείται η μεγαλύτερη ποσότητα υδρογονανθράκων. Καθώς απελευθερώνονται οι υδρογονάνθρακες το υπολειπόμενο κηρογόνο αναπτύσσεται στην κατεύθυνση ανθρακικού υπολείμματος. Το παράθυρο γένεσης του πετρελαίου (oil window) βρίσκεται στο στάδιο της καταγένεσης και αντιστοιχεί στη γένεση των υγρών υδρογονανθράκων, η οποία λαμβάνει χώρα μεταξύ 50 και C και κυρίως πάνω από τους 100 βαθμούς. Για θερμοκρασίες ψηλότερες των 200 ο, δηλαδή κατά το στάδιο της προχωρημένης καταγένεσης (ή μεταγένεσης),παράγονται μόνο αέριοι υδρογονάνθρακες (μεθάνιο). Οι πιο σημαντικοί παράγοντες για τη διάσπαση του κηρογόνου είναι η θερμοκρασία και ο χρόνος. Η μετανάστευση των υδρογονανθράκων διακρίνεται σε συμμετανάστευση που αναφέρεται σε όλες τις μεταναστεύσεις που καταλήγουν λιγότερο ή περισσότερο ταχέως και αμέσως στον σχηματισμό ενός κοιτάσματος με συγκέντρωση και διαχωρισμό των υδρογονανθράκων σε μία παγίδα και διαμετανάστευση, η οποία αναφέρεται στις μεταναστεύσεις υδρογονανθράκων διαμέσου του καλύμματος ενός κοιτάσματος και οι οποίες οδηγούν σε ένα νέο κοίτασμα μικρότερου βάθους. Συχνά τέτοιες μεταναστεύσεις μπορεί να φτάσουν στην επιφάνεια του εδάφους όπου εκδηλώνονται ως επιφανειακές ενδείξεις και στην συνέχεια το εξερχόμενο πετρέλαιο να καταστρέφεται ολοσχερώς από τους ατμοσφαιρικούς παράγοντες. Πρέπει να 12 Τα βιοπολυμερή αποτελούν δομικά στοιχεία των ζωντανών οργανισμών (νουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες κ.α) 30

32 αναφέρουμε ότι στην συμμετανάστευση συνήθως διακρίνουμε την πρωτογενή και δευτερογενή μετανάστευση. Η πρωτογενής μετανάστευση περιγράφει τις κινήσεις των ρευστών του μητρικού πετρώματος προς το ταμιευτήριο πέτρωμα, ενώ η δευτερογενής αφορά στους υδρογονάνθρακες στο εσωτερικό των διαπερατών οριζόντων μιας σειράς προς τις παγίδες όπου δημιουργείται η συσσώρευση. Πιο αναλυτικά, Πρωτογενής μετανάστευση: Παρατηρούμε την αποβολή υδρογονανθράκων από το μητρικό πέτρωμα διαμέσου μικροδομών που δικαιολογείται από την απελευθέρωση της υπερπίεσης. Η αιτία της υπερπίεσης στο μητρικό πέτρωμα μπορεί να είναι ο συνδυασμός της γένεσης πετρελαίου και αερίων, διαστολή των ρευστών σε αυξημένες θερμοκρασίες, συμπύκνωση των μεμονωμένων μονάδων μητρικού πετρώματος, απελευθέρωση του νερού σε αφυδατωμένα αργιλικά ορυκτά. Η αύξηση της πίεσης πολλές φορές είναι αρκετά μεγάλη και μπορεί να προκαλέσει μικροσπασίματα τα οποία απελευθερώνουν πίεση και επιτρέπουν την μετανάστευση του πετρελαίου έξω από το μητρικό πέτρωμα και μέσα σε γειτονικά στρώματα μεταφοράς από τα οποία ξεκινάει η δευτερογενής μετανάστευση. Δευτερογενής μετανάστευση: Εμφανίζεται με τη μορφή πολυφασικών ροών, δηλαδή ως σταγόνες πετρελαίου ή φυσαλίδες αερίου στο νερό των πόρων που τείνουν να κινηθούν προς τα πάνω λόγω της πλευστότητας ή οδηγούμενες από υδροδυναμικές συνθήκες. Τα τελευταία σημεία της δευτερογενούς μετανάστευσης είναι οι παγίδες ή οι εκροές στην επιφάνεια. Εάν μια παγίδα διαμελιστεί κάποια στιγμή τότε το πετρέλαιο που είχε συγκεντρωθεί σε αυτήν ξανα-μεταναστεύει, είτε μέσα σε άλλες παγίδες ή εκρέει στην επιφάνεια. Επίσης οι ζώνες ρηγμάτων μπορούν να λειτουργήσουν τόσο σαν αγωγοί όσο και σαν φραγμοί στη δευτερογενή μετανάστευση. Το υλικό που έσπασε λόγω της τριβής από την κίνηση του ρήγματος, είναι συνήθως στεγανό και δεν επιτρέπει το πέρασμα του πετρελαίου. Οι διακλάσεις είτε σε πεσμένο είτε σε ανεβασμένο τέμαχος αν παραμείνουν ανοιχτές μπορεί να σχηματίσουν διόδους μετανάστευσης. Ακόμα διακρίνουμε βάση των κινήσεων των υδρογονανθράκων, την πλευρική μετανάστευση, που αφορά τις κινήσεις στο εσωτερικό ενός σχηματισμού της ίδιας ηλικίας οποιαδήποτε και αν είναι η απόσταση και το ανισοεπίπεδο που διαταράχτηκε και την κατακόρυφη μετανάστευση, που σχετίζεται με κινήσεις κάθετες προς τα χρονοστρωματογραφικά όρια, επομένως, τα ρευστά ενός καθορισμένου σχηματισμού περνούν σε έναν σχηματισμό διαφορετικής ηλικίας. Πιο αναλυτικά, Πλευρική μετανάστευση: Η ροή των ρευστών στις πλευρικές μεταναστεύσεις πραγματοποιείται στην οροφή συνεχών και διαπερατών οριζόντων, στην επαφή με τα αδιαπέρατα καλύμματα και είναι τόσο ευκολότερη όσο η επιφάνεια επαφής είναι πιο επίπεδη και ελεύθερη. Οι μεταναστεύσεις αυτές παίζουν πιθανώς σημαντικό ρόλο στην συγκέντρωση των υδρογονανθράκων και στον σχηματισμό συγκεντρώσεων στην κορυφή ή τα σκέλη των υψηλών τοπικών ζωνών αρχίζοντας από μητρικά πετρώματα που είναι 31

33 ενταφιασμένα στα γειτονικά σύγκλινα. Οι μεταναστεύσεις αυτές φαίνεται ότι μπορούν να πραγματοποιηθούν σε σημαντικές αποστάσεις κυρίως σε λεκάνες πλατφόρμας και στα παθητικά περιθώρια. Κατακόρυφη μετανάστευση: Ο μηχανισμός των κατακόρυφων μεταναστεύσεων συνίσταται στο να διαποτίζει κατά κάποιο τρόπο άμεσα ή όχι τα πετρώματα ταμιευτήρες που βρίσκονται πάνω ή κάτω από τα μητρικά πετρώματα ή να διαπερνά τα καλύμματα και τα άλλα αδιαπέρατα πετρώματα που τα υπερθέτουν. Αυτές οι κατακόρυφες μεταναστεύσεις δεν μπορούν να γίνουν έτσι, παρά όταν η πίεση πόρου των υδρογονανθράκων είναι επαρκώς υψηλή για να υπερνικήσει τον γεωμηχανικό περιορισμό, το οποίο επιτυγχάνεται είτε με την αύξηση της πίεσης των ρευστών είτε με εξασθένηση του περιορισμού κυρίως κάτω από την δράση τεκτονικών δυνάμεων. Σε γενικές γραμμές μπορούμε να πούμε ότι οι μεταναστεύσεις των υδρογονανθράκων ελέγχονται από τα μεγάλα ιζηματογενή, παλαιογεωγραφικά, τεκτονικά και υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης. Συγκεκριμένα, οι επικλυσιγενείς σειρές που αρχίζουν από αδιαπέρατους ορίζοντες εμποδίζουν την κίνηση των υπερκείμενων ρευστών προς την επιφάνεια, ενώ οι επικλισυγενείς σειρές που επικάθονται σε κλαστικές σειρές αποτελούν κύριες οδούς μετανάστευσης. Ακόμα, τα μεγάλα κρασπεδικά ρήγματα, ιδίως τα συμπιεστικά, μπορούν να αποτελέσουν αποτελεσματικά φράγματα στις μεταναστεύσεις και τέλος οι βαθμίδες υδραυλικής πίεσης των λεκανών που έχουν υποστεί τεκτονικές παραμορφώσεις, μπορούν να επιδράσουν στην κίνηση των μεταναστεύσεων και να προσδιορίσουν τις ζώνες ευνοϊκότερης κυκλοφορίας. Όσον αφορά τη συσσώρευση των υδρογονανθράκων, αυτή αναφέρεται στο γέμισμα της παγίδας με τον υδρογονάνθρακα. Όπως αναφέραμε ήδη, η παγίδα ορίζεται ως η τεκτονική ή στρωματογραφική ή ανάμεικτη διάταξη των πετρωμάτων εντός της οποίας συσσωρεεύονται οι υδρογονάνθρακες και δημιουργείται το κοίτασμα (συγκέντρωση ενδιαφέροντος). Οι υδρογονάνθρακες συγκεντρώνονται στις υψηλότερες ζώνες του ταμιευτήρα οι οποίες στεγανοποιούνται από υπερκείμενα στρώματα άμμου και άλατος. Συνεπώς η διατήρηση και προφύλαξη του υδρογονάνθρακα γίνεται από αδιαπέρατα πετρώματα (κάλυμμα- seal rock) όπως εβαπορίτες ή λεπτόκοκκα κλαστικά. Έτσι, οι υδρογονάθρακες παραμένουν στην παγίδα χωρίς να υπόκεινται σε διαφυγές και βιοαποικοδόμηση ή ξέπλυμμα από νερό. 32

34 Εικόνα 7: Στο σχήμα αυτό είναι εμφανείς οι διαδικασίες εξέλιξης ενός πετρελαϊκού συστήματος και πιο συγκεκριμένα η γένεση (generation), η μετανάστευση (migration) και η συσσώρευση (entrapment). Συνοπτικά, μπορούμε να πούμε ότι ένα πετρελαϊκό σύστημα φόρτισης θα πρέπει να αποτελείται από: Ενα μητρικό πέτρωμα (source rock) θερμικά ώριμο, ικανό να αποβάλλει ρευστά πετρελαίου μέσα στο πορώδες των στρωμάτων μεταφοράς, τα οποία μεταφέρουν τα ρευστά αυτά σε θέσεις συγκέντρωσης (παγίδες) στην αποταμιευτήρια μονάδα, Μια αποταμιευτήρια μονάδα (reservoir rock), ικανή να αποθηκεύσει τα ρευστά πετρελαίου και αποδίδοντας αυτά μέσα από γεωτρήσεις με εμπορικούς ρυθμούς, Έναν περιφερειακό μονωτήρα ή πέτρωμα κάλυψης της αποταμιευτήρας μονάδας, η οποία περιέχει τα πετρελαϊκά ρευστά στο στρωματογραφικό επίπεδο του αποταμιευτήρα, Πετρελαϊκές παγίδες (traps), οι οποίες συγκεντρώνουν το πετρέλαιο σε ιδιαίτερες θέσεις επιτρέποντας την εμπορική εκμετάλλευση. Η σύγχρονη σχέση των παραπάνω τεσσάρων παραμέτρων δίνει την δυνατότητα για παράδειγμα να υπάρχουν διαθέσιμες παγίδες την χρονική στιγμή της πετρελαϊκής φόρτισης. 33

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ 3.1. ΓΕΩΛΟΓΙΑ- ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ- ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Η έρευνα υδρογονανθράκων στηρίζεται σε έναν συνδυασμό γεωλογικών, γεωφυσικών και γεωχημικών μεθόδων καθώς επίσης και σε μηχανικές μεθόδους. Όλες αυτές οι μέθοδοι θα αναλυθούν εκτενώς στο κεφάλαιο αυτό ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Ως Γεωλογία, ορίζεται η επιστήμη που ασχολείται με την Ιστορία της Γης, όπως αυτή καταγράφεται στα πετρώματα της. Προκειμένου λοιπόν να διεξαχθεί μια έρευνα για την εύρεση πετρελαίου, είναι αναγκαίο να χρησιμοποιηθούν οι κατάλληλες μέθοδοι ξεκινώντας με γεωλογικές μεθόδους που αντιπροσωπεύουν τη βάση της έρευνας. Πιο αναλυτικά, με την λήψη αεροφωτογραφιών και δορυφορικών φωτογραφιών, την γεωλογική χαρτογράφηση της περιοχής μελέτης και την διεξαγωγή ειδικών γεωλογικών μελετών, μπορούμε να αποκτήσουμε μία πρώτη εικόνα για την επιφανειακή γεωλογία της περιοχής που μελετάμε. Η γνώση της επιφανειακής γεωλογίας σε συνδυασμό με την υπεδαφική έρευνα, η οποία περιλαμβάνει βαρυτομετρικές, μαγνητικές και σεισμικές μεθόδους, καθώς επίσης και γεωτρήσεις, τα οποία θα αναλυθούν σε επόμενα υποκεφάλαια, συμβάλλουν στην έρευνα των υδρογονανθράκων και στον εντοπισμό αξιοποιήσιμων κοιτασμάτων. Πιο αναλυτικά, η φωτογεωλογία αποτελεί έναν κλάδο ιδιαίτερα σημαντικό για την έρευνα πετρελαίου και περιλαμβάνει την λήψη αεροφωτογραφιών και δορυφοροφωτογραφιών. Οι αεροφωτογραφίες αναφέρονται στην λήψη φωτογραφιών της γήινης επιφάνειας από μια ανυψωμένη θέση- πτητικό μέσο (αεροπλάνο, ελικόπτερο, αερόστατο κ.α). Συνήθως οι κάμερες που χρησιμοποιούνται για την λήψη αεροφωτογραφιών δεν έχουν σύστημα στήριξης στο έδαφος. Οι δορυφορικές φωτογραφίες, από την άλλη πλευρά, αποτελούν φωτογραφίες της γης από δορυφόρους. Στην κατανόηση της επιφανειακής γεωλογίας σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν η γεωλογική χαρτογράφηση μιας περιοχής καθώς και οι ειδικές γεωλογικές μελέτες που διεξάγονται από τους ερευνητές, οι οποίες περιλαμβάνουν τη μελέτη της στρωματογραφίας, γεωχημείας, 34

36 μικροπαλαιοντολογίας - μακροπαλαιοντολογίας, ιζηματολογίας και τεκτονικής γεωλογίας της περιοχής καθώς επίσης και τη μελέτη του παλαιοπεριβάλλοντος και της παλαιογεωγραφίας Αναλυτικότερα, η στρωματογραφία παρέχει πληροφορίες στον ερευνητή που τον βοηθούν να κατανοήσει τις διαδικασίες δημιουργίας στρωματογραφικών ακολουθιών, η γεωχημεία, παρέχει πληροφορίες για τη χημεία πετρελαίων σε συνάρτηση με τα μητρικά πετρώματα και χαρακτηρίζει τον τύπο, την ιστορία και την προέλευσή τους, η τεκτονική γεωλογία παρέχει την κατανόηση της διαδικασίας του είδους και των αποτελεσμάτων της παραμόρφωσης του υπεδάφους και των δυνάμεων που την προκαλούν. Αυτή γίνεται κατανοητή από εμφανίσεις υπαίθρου και σεισμικά μοντέλα. η ιζηματολογία και η παλαιοντολογία συμβάλλουν στον καθορισμό των φάσεων και του αποθετικού περιβάλλοντος των σχηματισμών. Σημαντική είναι επίσης η γνώση της γεωλογίας και μηχανικής των ταμιευτήρων (πετροφυσική, πορώδες, διαπερατότητα, πίεση των γεωλογικών σχηματισμών κλπ) ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Η εφαρμογή της Φυσικής στην επιστήμη της Γεωλογίας, έδωσε την ευκαιρία μελέτης της δομής των επιφανειακών στρωμάτων του φλοιού της Γης με βάση τις μετρήσεις γεωφυσικών μεγεθών και με την εφαρμογή θεμελιωδών φυσικών νόμων. Η εφαρμοσμένη γεωφυσική μελέτη έχει μεγάλη πρακτική σημασία διότι με τις γεωφυσικές μεθόδους καθίσταται : Δυνατή η μελέτη της δομής και των γεωδυναμικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στον φλοιό της Γης καθώς και στον πάνω μανδύα της που καθορίζουν τις θέσεις δομών οικονομικής σημασίας Δυνατός ο εντοπισμός του πάχους των ιζηματογενών λεκανών και της δυνατότητας της λεκάνης να υποστηρίξει την ύπαρξη ολοκληρωμένου πετρελαϊκού συστήματος Δυνατός ο εντοπισμός δομών στα επιφανειακά στρώματα του φλοιού της Γης, που σχετίζονται με κοιτάσματα πετρελαίου ή φυσικού αερίου, μεταλλεύματα, πηγές γεωθερμικής ενέργειας κ.α. Δυνατός ο προσδιορισμός μηχανικών ιδιοτήτων των επιφανειακών στρωμάτων της Γης Από τη στιγμή που μια περιοχή έχει επιλεχθεί για έρευνα (exploration), ακολουθεί μια σειρά ενεργειών με πρωταρχική την οριοθέτηση της λεκάνης στην οποία θα γίνει η έρευνα. Στην περιοχή αυτή και ιδίως εάν πρόκειται για υπεράκτια (offshore) περιοχή, τα γεωφυσικά δεδομένα που παράχθηκαν, πρέπει στη συνέχεια να ερμηνευθούν γεωλογικά. Οι γεωφυσικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στη πετρελαϊκή έρευνα (petroleum exploration) είναι οι εξής: μαγνητική, βαρυτομετρική, μαγνητοτελλουρική, ηλεκτρική και κυρίως η σεισμική. Από αυτές 35

37 τις μεθόδους μόνο η σεισμική χρησιμοποιείται και για την έρευνα (exploration) και τις φάσεις ανάπτυξης (development phases), ενώ οι άλλες έχουν αποκλειστική χρήση στη προ- διατρητική φάση (pre-drilling phase). Να σημειωθεί ότι στόχος της γεωφυσικής έρευνας, είναι η εύρεση νέων ποσοτήτων υδρογονανθράκων σε χαμηλό κόστος και σε μικρό χρονικό διάστημα. Πιο αναλυτικά, η βαρυτομετρική μέθοδος υπολογίζει τις χωρικές μεταβολές στο βαρυτικό πεδίο της Γης οι οποίες προκαλούνται από τις διαφορές της πυκνότητας των υπεδαφικών πετρωμάτων. Μπορούν να χαρακτηρισθούν και ως βαρυτικές ανωμαλίες, δηλαδή αποκλίσεις από το γεωειδές (προκαθορισμένο επίπεδο αναφοράς στο οποίο το βαρυτικό πεδίο είναι το ίδιο. Ο λόγος που η βαρυτική μέθοδος χρησιμοποιείται στη προ-διατρητική φάση είναι απλός και αφορά τον εντοπισμό της περιοχής στην οποία θα γίνει η γεώτρηση. Με τη δημιουργία βαρυτικών χαρτών έχουμε τη κατανομή της υπόγειας πυκνότητας στη περιοχή που θέλουμε να μελετήσουμε η οποία πολλές φορές μας υποδεικνύει την ύπαρξη διατρητικής προοπτικής σε περιοχές στις οποίες εντοπίζονται για παράδειγμα δομές άλατος, λόγω της χαμηλής τους πυκνότητας. Η μαγνητική μέθοδος είναι η παλαιότερη μέθοδος γεωφυσικής διασκόπησης και στοχεύει στον εντοπισμό μεταλλευμάτων και πετρελαίου μέσω της διερεύνησης της γεωλογίας του υπεδάφους και του εντοπισμού των μεταβολών μαγνήτισης των πετρωμάτων του (κυρίως πυριγενών και κρυσταλλικών) η οποία και εξαρτάται από τη περιεκτικότητά τους σε μαγνητικά υλικά (αιματίτης, ιλμενίτης, κ.α.). Οι μεταβολές αυτές της μαγνήτισης μπορούν να εντοπισθούν με μετρήσεις μαγνητικών ανωμαλιών στην επιφάνεια της Γης. Στο μαγνητικό πεδίο, είναι δυνατόν να προκληθούν χωρικές μεταβολές οι οποίες πηγάζουν από τη πλευρική μεταβολή μαγνητικής επιδεκτικότητας 13 (k) και από τη παραμένουσα μαγνήτιση 14. Αυτές οι μεταβολές αναφέρονται ως μαγνητικές ανωμαλίες, δηλαδή αποκλίσεις από το κύριο μαγνητικό πεδίο της Γης και εκφράζονται σε μονάδες tesla (T). Οι μαγνητοτελλουρικές μέθοδοι διασκόπησης (ΜΤ), αναφέρονται σε μεθόδους όπου το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση της δομής της ηλεκτρικής αγωγιμότητας της Γης. Για την εκτέλεση μιας μέτρησης βάση αυτης της μεθόδου, είναι αναγκαία η ύπαρξη μαγνητομέτρων και ζευγών ηλεκτροδίων με απόσταση μεταξύ τους τέτοια ώστε να είναι δυνατή η καταγραφή μεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου. Με το πέρας της καταγραφής των σημάτων, γίνεται η επεξεργασία τους (με το μετασχηματισμό Fourier). Αυτή η μέθοδος διασκόπησης, εφαρμόζεται για αναζήτηση υδρογονανθράκων και γεωθερμικών πεδίων σε περιοχές όπου τα σεισμικά ανάκλασης είναι πολύ δαπανηρά ή αναποτελεσματικά. Τέτοιες περιοχές είναι όσες παρουσιάζουν δυσμενείς γεωλογικές συνθήκες. Ενώ η ερμηνεία τους δε μπορεί να αρκεστεί μόνο στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων της ΜΤ διασκόπησης, δηλαδή στη συνάρτηση της ηλεκτρικής 13 Η μαγνητική επιδεκτικότητα εκφράζει τον βαθμό ικανότητας ενός υλικού να μαγνητισθεί. Η επιδεκτικότητα ενός πετρώματος είναι γενικά ισοδύναμη με την επιδεκτικότητα του μαγνητικού υλικού (ή μαγνητικών ορυκτών) που υπάρχει στο πέτρωμα. 14 Η παραμένουσα μαγνήτιση αφορά την επαγόμενη μαγνήτιση που παραμένει στα υλικά κάτω από κάποιες περιστάσεις ακόμα και αν πάψει να εφαρμόζεται το εξωτερικό πεδίο. 36

38 αγωγιμότητας σε σχέση με τη θέση και το βάθος, εφόσον οι πληροφορίες είναι σπάνια πλήρεις και τα μοντέλα είναι απλουστευμένα σε σχέση με το μοντέλο της πραγματικής Γης. Για τον λόγο αυτό, η ερμηνεία των ΜΤ δεδομένων, γίνεται σε συνδυασμό με άλλα διαθέσιμα δεδομένα όπως σεισμικά, διαγραφίες γεωτρήσεων κ.α. Η γεωηλεκτρική μέθοδος διασκόπησης, έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να δώσει πολύ καλά αποτελέσματα στη καταγραφή σκληρών ενστρώσεων τόσο στους υπερκείμενους όσο και στους υποκείμενους σχηματισμούς, στον προσδιορισμό του πάχους των ιζημάτων και στη μορφολογία του υποβάθρου της λεκάνης. Συνεπώς θα μπορούσε να καταρτισθεί με ορθολογικότερο τρόπο το γεωτρητικό πρόγραμμα και να αποφευχθούν άσκοπες γεωτρήσεις. Ωστόσο, οι πιο διαδεδομένες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην έρευνα πετρελαίου (petroleum exploration) είναι οι σεισμικές μέθοδοι. Αυτές, επιτρέπουν την εξαγωγή πολύ ακριβών συμπερασμάτων για την ακολουθία των στρωμάτων και τα βάθη των σχηματισμών. Αυτές οι μέθοδοι, προκαλούν τεχνικά ελαστικά κύματα από εκρηκτικά (ή και άλλες μεθόδους πχ δονήσεις) σε κατάλληλα σημεία που διαδίδονται στο υπέδαφος και μετρούν τον χρόνο διάδοσής τους. Τα ελαστικά αυτά κύματα, διαδίδονται σε όλες τις κατευθύνσεις. Εν μέρει ανακλώνται πίσω στην επιφάνεια και εν μέρει διαθλώνται. Η ταχύτητα αυτών των σεισμικών κυμάτων, είναι ένδειξη του τύπου των υπαρχόντων πετρωμάτων και εξαρτάται από την ελαστικότητα και την πυκνότητά τους. Πιο συγκεκριμένα η ταχύτητα παρουσιάζει τιμές m/s σε χαλαρά πετρώματα και ως 6000 m/s σε συμπαγή. Υπάρχουν δύο διαφορετικές σεισμικές μέθοδοι. a. Σεισμική διάθλαση b. Σεισμική ανάκλαση Εικόνα 8: Σεισμικές καταγραφές. Η μέθοδος σεισμικής διάθλασης αντιπροσωπεύει τη σεισμική διάθλαση ενός μέρους των κυμάτων στον ορίζοντα διάθλασης. Από τη στιγμή που δημιουργούνται τα κύματα, μέχρι να ανιχνευτούν από τα γεώφωνα που 37

39 τοποθετούνται στην επιφάνεια σε σταθερή μεταξύ τους απόσταση, μετράται ο χρόνος διέλευσης τους. Η μέθοδος αυτή απαιτεί μεγάλες ποσότητες εκρηκτικών, επιτρέπει ωστόσο μεγάλα βάθη ανίχνευσης και πλέον χρησιμοποιείται μόνο για έρευνα σε μεγάλες επιφάνειες και πολύ βαθείς ορίζοντες. Η μέθοδος σεισμικής ανάκλασης αντιπροσωπεύει τη καταγραφή σεισμικών σημάτων σε μαγνητικά μέσα. Τα κύματα επιστρέφουν πίσω στην επιφάνεια της Γης από τους ορίζοντες ανάκλασης σε αύξοντα χρονικά διαστήματα ανάλογα με το βάθος των οριζόντων ανάκλασης και καταγράφονται από γεώφωνα διατεταγμένα και ισαπέχοντα στο υπέδαφος. Εν συνεχεία, τα κύματα αυτά μετατρέπονται σε ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς και καταγράφονται σε μαγνητικές ταινίες σε ειδικά ψηφιακά συστήματα καταγραφής. Από τους υπολογισθέντες χρόνους διέλευσης των κυμάτων, προσδιορίζεται το βάθος του ανακλαστικού ορίζοντα με δεδομένη τη ταχύτητα διέλευσης μέσω των πετρωμάτων. Η χρήση εκρηκτικών σε θαλάσσιες περιοχές έχει πλέον σταματήσει λόγω της σοβαρής περιβαλλοντικής ζημιάς και έχει αντικατασταθεί με δημιουργία κυμάτων με κανόνια πεπιεσμένου αέρα. Η μέθοδος αυτή έχει πλέον καθιερωθεί ως η πιο αξιόπιστη γεωφυσική μέθοδος αναζήτησης υδρογονανθράκων και σε σχέση με τις υπόλοιπες μεθόδους, δε χρησιμοποιείται μόνο στο προ-γεωτρητικό στάδιο της αναζήτησης αλλά και μετά την ανακάλυψη των Υ/Α σε συνδυασμό με συμπληρωματικές μετρήσεις (πχ διαγραφίες). Πρόσφατα έχει αναπτυχθεί η τρισδιάστατη (3D) μέθοδος απεικόνισης και χρησιμοποιείται πλέον και στο επίπεδο έρευνας. Τα γεώφωνα τοποθετούνται σε ισαπέχουσες μικρές αποστάσεις, συνήθως 25m μεταξύ τους και η δημιουργία κυμάτων γίνεται από διάφορες θέσεις. Τα σήματα που τελικά συγκεντρώνονται και επεξεργάζονται, προέρχονται από διατάξεις γεωφώνων οποιουδήποτε σχήματος. Λόγω της διάταξης αυτής, η ερμηνεία των οριζόντων ανάκλασης, μπορεί να δώσει δεδομένα πολύ μεγάλης ακρίβειας και ευκρίνειας. Ωστόσο η μέθοδος αυτή καθίσταται πολύ υψηλού κόστους λόγω του μεγάλου αριθμού γεωφώνων τα οποία πρέπει να χρησιμοποιηθούν για τη κάλυψη της περιοχής καθώς και τον αριθμό του απαιτούμενου προσωπικού. Γνωρίζοντας τα παραπάνω, τα στάδια αναζήτησης υδρογονανθράκων με στόχο τη δημιουργία γεωλογικού μοντέλου, που δικαιολογεί την ύπαρξη κοιτάσματος Υ/Α, μπορεί να γίνουν πιο κατανοητά. Τα στάδια αυτά, περιλαμβάνουν: 1. Καθορισμό γεωλογικών στόχων και σχεδιασμό προγράμματος αναζήτησης 2. Διασκόπηση με σεισμική ανάκλαση 2D (μαγνητική και βαρυτική διασκόπηση) 3. Διασκόπηση με 2D/3D ανάλυση για την επιλογή θέσης ερευνητικών γεωτρήσεων 38

40 Διάγραμμα 1. Διάγραμμα 2. Στα διαγράμματα 1 και 2 παρουσιάζονται οι πιθανότητες ανακάλυψης υδρογονανθράκων με 2D και 3D σεισμικά αντίστοιχα. Παρατηρούμε ότι η συνολική πιθανότητα ανακάλυψης υδρογονανθράκων είναι μεγαλύτερη στην δεύτερη περίπτωση καθώς ο εντοπισμός των παγίδων είναι πιο ακριβής με τα 3D σεισμικά. Τα υπόλοιπα μέρη του πετρελαϊκού συστήματος προσδιορίζονται το ίδιο είτε με 2D είτε με 3D σεισμικά ΓΕΩΧΗΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Οι γεωχημικές μέθοδοι είναι πολύ σημαντικές στην έρευνα υδρογονανθράκων και στηρίζονται στην υπόθεση ότι οι υδρογονάνθρακες τείνουν να μεταναστεύσουν προς τα πάνω εξαιτίας της χαμηλής τους πυκνότητας, ενώ μερικοί από αυτούς μπορεί να φτάσουν την επιφάνεια. Συγκεκριμένα, η γεωχημεία συμβάλλει: Σε μελέτες πετρελαιογένεσης (αξιολόγηση ποσότητας, ποιότητας, ωριμότητας οργανικού υλικού και χρόνου ωρίμανσης πιθανών μητρικών πετρωμάτων), Σε μελέτες υδρογονανθράκων (ποιότητα-προέλευση υδρογονανθράκων), καθώς και 39

41 Σε μελέτες λεκανών (basin evaluation), οι οποίες ωστόσο απαιτούν συνδυασμό γεωχημικών και γεωλογικών μεθόδων. Οι γεωχημικές έρευνες και ο προσδιορισμός ανθρακοποίησης αποτελούν πλέον πολύ σημαντικές παραμέτρους στην έρευνα. Χρησιμοποιούνται ως ενδείξεις ωριμότητας και προσδοκιμότητας για πιθανά μητρικά πετρώματα και επίσης δίνουν απαντήσεις σχετικά με τη προέλευση και τους δρόμους μετανάστευσης του πετρελαίου και του φυσικού αερίου. Με άλλα λόγια, με τη βοήθεια γεωχημικών αναλύσεων είναι δυνατόν να χαρακτηρίσουμε το αργό πετρέλαιο και να το συσχετίσουμε με την πηγή του. Για τη διεξαγωγή αυτών των συμπερασμάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί δείγματα δοκιμαστικών γεωτρήσεων - καρότα καθώς και δείγματα γεωλογικών ερευνών πεδίου. Για τον προσδιορισμό της ωριμότητας του μητρικού πετρώματος, χρησιμοποιούνται μετρήσεις ανθρακοποίησης 15. Εάν τα πετρώματα είναι ανώριμα τότε εγκαταλείπονται όλες οι δραστηριότητες. Ωστόσο, τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη χημική έρευνα, ως προς την ωριμότητα δειγμάτων μητρικών πετρωμάτων, δεν είναι πολύ αξιόπιστα. Γιαυτό το λόγο χρησιμοποιούνται και οπτικές παράμετροι (μεταβολή χρώματος διασκορπισμένου οργανικού υλικού στο ίζημα λόγω θέρμανσης). Οι οπτικές μελέτες καθώς είναι μικρής σημασίας, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο μαζί με δεδομένα χημικής έρευνας ή πυρόλυσης. Η δοκιμή πυρόλυσης είναι πολύ σημαντική για την ανάλυση του κηρογόνου και παρέχει έναν γρήγορο προσδιορισμό του τύπου και του βαθμού ωριμότητας του κηρογόνου, σε συνδυασμό με άμεσο προσδιορισμό του δυναμικού σε υδρογονάνθρακες. Η σύγκριση των δεδομένων από πολλές δοκιμαστικές γεωτρήσεις παρέχει πολύ σημαντικές γεωχημικές συσχετίσεις για μια περιοχή. Επιπλέον, στην έρευνα των υδρογονανθράκων, η ανάλυση των ισοτόπων άνθρακα στα συστατικά του φυσικού αερίου, παίζει πολύ σημαντικό ρόλο. Βασίζεται στην αναλογία ισοτόπων 13 C, 12 C στο μεθάνιο και στην ωριμότητα της οργανικής ύλης από την οποία προήλθε το μεθάνιο. Η ανάλυση μπορεί να προσδώσει συμπεράσματα για τον σχηματισμό των αερίων, αν για παράδειγμα σχηματίστηκαν εκεί η έχουν μετατοπισθεί προς τα ανώτερα στρώματα από μεγαλύτερα βάθη. Οι λόγοι των ισοτόπων C παρέχουν αξιόπιστα αποτελέσματα και εκτιμήσεις για τα μητρικά πετρώματα καθώς και για τη στρωματογραφία ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΓΕΩΤΡΗΣΕΙΣ Η ανακάλυψη του πετρελαίου σε διάφορες περιοχές αποτελεί μια αρκετά χρονοβόρα διαδικασία η οποία πραγματοποιείται με τεχνικές μεθόδους που όπως 15 Οι μελέτες ανθρακοποίησης αποτελούν φωτομετρικές μετρήσεις ανάκλασης. 40

42 αναλύθηκε στα παραπάνω υποκεφάλαια, είναι γεωλογικές, γεωφυσικές καθώς και γεωχημικές. Με τον τρόπο αυτό, πιστοποιείται η ύπαρξη των πετρελαϊκών κοιτασμάτων σε μια συγκεκριμένη γεωγραφικά περιοχή και ακολουθεί η διάτρηση και εξόρυξη του. Η διάτρηση των στρωμάτων που καλύπτουν το ήδη ανακαλυφθέν, επιθυμητό κοίτασμα, γίνεται με γεωτρήσεις με χρήση ειδικών γεωτρυπάνων. Έτσι, σχηματίζονται οπές μέσω των οποίων θα εξορυχθεί το ακατέργαστο επιθυμητό προϊόν από το υπέδαφος. Τη σήμερον ημέρα η τεχνολογία διάτρησης που έχει καθιερωθεί και έχει αποκτήσει τεράστια εφαρμογή παγκοσμίως είναι η τεχνολογία της περιστροφικής διάτρησης, δηλαδή χρήση περιστροφικών γεωτρυπάνων. Στη περιστροφική διάτρηση χρησιμοποιούνται τα εξής εξαρτήματα: το συγκρότημα με τη κεφαλή του γεωτρύπανου τους δακτυλίους των γεωτρήσεων και τους σωλήνες που φθάνουν μέχρι την επιφάνεια το σωλήνα κάτω από το επίπεδο της γεωτρητικής πλατφόρμας στο οποίο εφαρμόζεται ο kelly μέσω του οποίου μεταφέρεται στο γεωτρύπανο η περιστροφική κίνηση από τη περιστροφική τράπεζα το μηχανισμό κυκλοφορίας γεωτρητικού πολτού. Σε γενικές γραμμές, το κοπτικό περιστρέφεται με τη περιστροφή ολόκληρης της διατρητικής στήλης δηλαδή των διατρητικών στελεχών και αντίβαρων, μέσω της περιστροφικής τράπεζας η οποία βρίσκεται στη βάση του γεωτρύπανου. Είναι άξιο αναφοράς το γεγονός συνεχούς κυκλοφορίας ρευστού μέσω εισπίεσης στη διατρητική στήλη. Αυτό, αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα εφόσον καθιστά ικανή τη μεταφορά θρυμμάτων που δημιουργούνται κατά τη διάτρηση από την κεφαλή του γεωτρύπανου προς τον δονητή ιλύος (shale-shaker) στην επιφάνεια, όπου επιστρέφει στη δεξαμενή αναρρόφησης, αφού περάσει μέσα από τις δεξαμενές καθίζησης, στις οποίες κατακρατείται το μεταφερόμενο στερεό υλικό. Το ρευστό που χρησιμοποιείται για τη διαδικασία αυτή ονόματι γεωτρητικός πολτός, εκτός από τη ψυκτική-λειαντική του υπηρεσία στη κεφαλή του γεωτρύπανου, καθώς και τη μεταφορά θρυμμάτων στην επιφάνεια, επιτελεί μια ακόμη ουσιώδη λειτουργία η οποία άπτεται στη ρύθμιση της πυκνότητας του, έτσι ώστε η πίεση που ασκεί στον πυθμένα της γεώτρησης να είναι κάθε φορά μεγαλύτερη από την ασκούμενη πίεση των ρευστών που διαπερνούν τα περιβάλλοντα πετρώματα. Με τον τρόπο αυτό, αποκλείεται η είσοδος των ρευστών αυτών εντός της γεώτρησης. 41

43 ΕΙΚΟΝΑ 9. Σχηματική διάταξη περιστροφικού γεωτρύπανου ξηράς. 1. Πύργος (derrick) 2. Κινητήρες (engines) 3. Βαρούλκο (draw works) 4. Αντλίες λάσπης (mud pump) 5. Σταθερό σύστημα τροχαλιών (crown block) 6. Κινητό σύστημα τροχαλιών (travelling block) 7. Άγκιστρο (hook) 8. Περιστρεπτός τροφοδότης (swivel) 9. Τετραγωνικό ή εξανικό στέλεχος (kelly) 10. Περιστροφική τράπεζα (rotary table) 11. Αποτροπέας εκρήξεων (blowout preventer) 12. Διατρητικά στελέχη (drill pipes) 13. Αντίβαρα (drill collars) 14. Κοπτικό άκρο (bit) 15. Τσιμεντωμένη σωλήνωση (cemented casing) 16. Κόσκινο καθαρισμού λάσπης (shale shaker) 17. Δεξαμενές λάσπης (mud tanks) 18. Στήριγμα 3 διαδοχικών διατρητικών στελεχών (stand of 3 joints of pipe) 19. Μικρή οπή στήριξης kelly 20. Λεπτομέρεια περιστροφικής τράπεζας (close-up of rotary table) Το περιστροφικό γεωτρύπανο όπως φαίνεται στην εικόνα, είναι μια αρκετά σύνθετη και περίπλοκη τεχνολογία. Αποτελείται από το συνδυασμό μηχανικών μερών που για τη σωστή λειτουργία του θα πρέπει να εξυπηρετεί τις παρακάτω λειτουργίες: Εφαρμογή βάρους επί του κοπτικού Περιστροφή του κοπτικού Κυκλοφορία του ρευστού διάτρησης Βοηθητικές μετακινήσεις του εξοπλισμού που βρίσκεται στο υπέδαφος Καταγραφή και έλεγχο των παραμέτρων της διάτρησης Ασφάλεια λειτουργίας του εξοπλισμού και εκτέλεσης του έργου Είναι δυνατόν να διακρίνουμε δύο κατηγορίες περιστροφικών γεωτρύπανων, τα χερσαία (onshore) και τα θαλάσσια (offshore). Αυτά παρουσιάζουν κάποιες βασικές διαφορές οι οποίες αφορούν κυρίως κάποιες παραμέτρους που αποσκοπούν σε κάποιες δυνατότητες και θα αναλυθούν σε παρακάτω υποκεφάλαιο. Είναι σημαντικό να πούμε ότι,κατά τη διάρκεια των δυο τελευταίων δεκαετιών, υπήρξε μία σημαντική ανάπτυξη, αποδοχή και εφαρμογή της τεχνικής όρυξης κεκλιμένων και οριζοντίων γεωτρήσεων γνωστή µε τον όρο κατευθυνόμενη διάτρηση". Η κατευθυνόμενη διάτρηση ήταν φυσικό να αναδειχθεί γρήγορα σε μια πολλά υποσχόμενη τεχνική, αφού όλοι οι ενδιαφερόμενοι παράγοντες έδωσαν έγκαιρα έμφαση και προτεραιότητα στην έρευνα, στην ανάπτυξη ή/και στη βελτίωση τεχνικών που περιορίζουν το κόστος και το χρόνο που απαιτείται για την ολοκλήρωση ενός τέτοιου μεγάλου γεωτρητικού προγράμματος. Ως κατευθυνόμενη διάτρηση (directional drilling), χαρακτηρίζεται η τεχνική όρυξης υπό συνθήκες προγραμματισμένης και ελεγχόμενης παρέκκλισης από την κατακόρυφη διεύθυνση. Η επιθυμητή παρέκκλιση προσδίδεται στη γεώτρηση ώστε αυτή ακολουθώντας το συντομότερο κατά το δυνατόν δρόμο, να προσεγγίσει έναν 42

44 ή και περισσότερους προκαθορισμένους γεωλογικούς σχηματισμούς - στόχους, οι οποίοι βρίσκονται σε κάποια οριζόντια απόσταση ως προς τη θέση εγκατάστασης του γεωτρύπανου στην επιφάνεια. ΕΙΚΟΝΑ 10: Κατευθυνόμενη γεώτρηση Η διάτρηση κεκλιμένων γεωτρήσεων µε εκτεταμένη οριζόντια μετατόπιση (extended-reach drilling) και η οριζόντια διάτρηση (horizontal drilling) δανείζονται μεθόδους και εξοπλισμό από την κατευθυνόμενη διάτρηση κεκλιμένων γεωτρήσεων (όπου η μέγιστη γωνία κλίσης της γεώτρησης δεν υπερβαίνει τις 60 ο -65 ο, ενώ συχνά η έναρξη της όρυξης στην επιφάνεια πραγματοποιείται µε το γεωτρύπανο υπό κλίση). Για το λόγο αυτό και γίνεται χρήση του σύνθετου όρου "κατευθυνόμενη διάτρηση κεκλιμένων - οριζοντίων γεωτρήσεων". Όσον αφορά την οριζόντια διάτρηση αυτή αποτελεί μία "προχωρημένη" τεχνική για την όρυξη μεγάλου μήκους οριζοντίων ή σχεδόν οριζοντίων τμημάτων εντός ενός ή πολλών ταυτοχρόνως παραγωγικών σχηματισμών, µε βασικό σκοπό την αύξηση της παραγωγικότητάς τους. Τα οριζόντια τμήματα, που στην ουσία αποτελούν μεγάλου μήκους και υψηλής διαπερατότητας αγωγούς, συµβάλλουν στην αύξηση της επιφάνειας προσβολής του κοιτάσματος και στην αύξηση της αντλητικής ικανότητας της γεώτρησης. Αυτό οφείλεται κυρίως στην επίτευξη αυξημένης επιφάνειας επαφής μεταξύ γεώτρησης και παραγωγικού σχηματισμούς, σε σύγκριση µε εκείνη μίας κατακόρυφης ή μιας κεκλιμένης γεώτρησης. Αν και στις περισσότερες των περιπτώσεων η κατευθυνόμενη διάτρηση εφαρμόζεται για την όρυξη γεωτρήσεων παραγωγής, εντούτοις δεν είναι λίγες οι περιπτώσεις όπου κεκλιμένες ή οριζόντιες γεωτρήσεις ορύσσονται για να χρησιμοποιηθούν ως όργανα συλλογής πληροφοριών κατά τη φάση της έρευνας. Επιπρόσθετα, τυγχάνουν εφαρμογής και σε μια σειρά ειδικών περιπτώσεων, που αν και όχι τόσο συνηθισμένες δεν πρέπει ωστόσο να αγνοηθούν. Οι βασικές περιπτώσεις εφαρμογής των κεκλιμένων - οριζόντιων γεωτρήσεων είναι οι εξής: Ανάπτυξη υποθαλάσσιων κοιτασμάτων: Αποτελεί ίσως την πλέον συνηθισμένη περίπτωση όρυξης κεκλιμένων γεωτρήσεων. Από ένα σημείο, που μπορεί να ανήκει σε μια πλωτή εξέδρα, ξεκινά ένας μεγάλος αριθμός κεκλιμένων γεωτρήσεων µε σκοπό την πλήρη κάλυψη του υποθαλασσίου κοιτάσματος. Με την εφαρμογή αυτής της 43

45 τεχνικής, γνωστής διεθνώς µε τον όρο "ανάπτυξη κοιτασμάτων µε πολλαπλές γεωτρήσεις" (multiwell development), μειώνεται δραστικά το υψηλό κόστος διάτρησης μεγάλου αριθμού γεωτρήσεων που απαιτείται για την ανάπτυξη ενός σημαντικού αριθμού υποθαλάσσιων κοιτασμάτων - μεγάλων κατά κανόνα διαστάσεων- τα οποία σε περίπτωση εφαρμογής της συμβατικής τεχνικής θα χαρακτηρίζονταν ως "οικονομικά μη εκμεταλλέυσιμα". Κοιτάσματα σε δυσπρόσιτες περιοχές ή περιοχές όπου υφίστανται ειδικοί περιορισμοί: Πολλές φορές η εγκατάσταση του γεωτρύπανου ακριβώς πάνω από τον προκαθορισμένο σχηματισμό - στόχο είναι δυσχερής ή/και αδύνατη, ενώ η τοποθέτησή του σε κάποια λογική απόσταση αποτελεί μια πρόσφορη εναλλακτική λύση. Έτσι η όρυξη κεκλιμένων - οριζόντιων γεωτρήσεων αποτελεί τη μόνη λύση σε περιπτώσεις δομών που βρίσκονται κάτω από στρωμάτων πάγων στις αρκτικές περιοχές, κάτω από λίμνες, από όχθες ή εκβολές ποταμών, κάτω από ανώμαλο τοπογραφικό ανάγλυφο (λόφους, βουνά κ.λπ.), ή κάτω από πυκνοκατοικημένες περιοχές (εικόνα 10) Διάτρηση γύρω από δόμο άλατος : Στην περιοχή γύρω από έναν δόμο άλατος δημιουργούνται γεωλογικές δομές ενδιαφέροντος, καθώς υλικό διαπειρισμού διεισδύει και παραμορφώνει τα υπερκείμενα του δόμου ιζήματα. Κοιτάσματα πετρελαίου που εντοπίζονται στις πλευρές ή κάτω από δόμο άλατος, προσεγγίζονται επιτυχώς µε κεκλιμένες γεωτρήσεις µε σκοπό την παράκαμψη του δόμου, καθώς η διάτρηση µέσω αυτού ενέχει σοβαρά τεχνικά προβλήματα. Διάτρηση υπό εξαιρετικά δυσμενείς συνθήκες: Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η συνέχιση της διάτρησης καθίσταται δύσκολη ή και αδύνατη. Για παράδειγμα, γεώτρηση που συναντά στην πορεία της ρήγμα είναι ιδιαίτερα ασταθής. Για να αποφευχθούν οι κίνδυνοι αυτοί, ενδείκνυται η όρυξη κεκλιμένης γεώτρησης που παρεκκλίνει µε στόχο είτε να αποφύγει, είτε να περάσει κάθετα μέσα από το ρήγμα. Έρευνα περιοχών ευρείας έκτασης: Κατά τη φάση της διεξαγωγής ερευνητικών γεωτρήσεων σε περιοχές μεγάλης έκτασης, συχνά κρίνεται πιο οικονομική η όρυξη πολλαπλών κεκλιμένων µε αφετηρία μια κατακόρυφη γεώτρηση παρά η διάτρηση πολλών κατακόρυφων γεωτρήσεων. Αξίζει δε να αναφερθεί ότι σήμερα µε τη ραγδαία εξέλιξη της οριζόντιας διάτρησης, η όρυξη μιας οριζόντιας γεώτρησης εντός του υπό έρευνα γεωλογικού υποβάθρου θεωρείται -παρά το υψηλότερο κόστος διάτρησης σε σχέση µε τη συμβατική τεχνικήεξαιρετικά αποτελεσματική για τη συλλογή πληροφοριών όσον αφορά στα χαρακτηριστικά του ευρύτερου γεωλογικού χώρου, αλλά και του σχηματισμού ή των σχηματισμών ενδιαφέροντος προς όλες τις διευθύνσεις ανάπτυξής του(ς) στο χώρο. Ανάπτυξη "οριακών" ή "φτωχών" κοιτασμάτων µε στόχο την αύξηση της παραγωγικότητας και του τελικού ποσοστού απόληψής τους: Η επιλεκτική εφαρμογή της όρυξης κεκλιμένων 44

46 γεωτρήσεων υπό κλίση μεγαλύτερη των 65 ο και οριζοντίων γεωτρήσεων σε περιπτώσεις που παρουσιάζουν ευνοϊκά χαρακτηριστικά, έχει επανειλημμένα αποδειχθεί στην πράξη ότι έχει εξαιρετικά θετικές επιπτώσεις στο κόστος της παραγωγής. Αναφέρονται προγράμματα όρυξης ενός ή πολλών οριζοντίων (µε κλίση μεγαλύτερη από 86 ο ) καναλιών αποστράγγισης (drainholes) από τον πυθμένα ή από διαφορετικά καθ' ύψος σημεία μίας κατακόρυφης ή μιας κεκλιμένης γεώτρησης µε σκοπό την ανάπτυξη: φυσικά ρωγματωμένων ζωνών µε συστήματα ρωγμάτωσης κατακόρυφης ή ακανόνιστης διεύθυνσης, αβαθών συγκεντρώσεων πετρελαίου µε εκταταμένη οριζόντια ανάπτυξη, ή μικρού πάχους και μικρής διαπερατότητας κοιτασμάτων που έχουν ιδιαίτερα χαμηλή παραγωγικότητα. Προγράμματα όρυξης οριζοντίων γεωτρήσεων έχουν µε επιτυχία εφαρμοσθεί και σε συνδυασμό µε μεθόδους τριτογενούς παραγωγής, σε περιπτώσεις ανάπτυξης κοιτασμάτων που υπέρκειται υδροφόρου στρώματος ή υπόκεινται αερίου καλύμματος ή βρίσκονται μεταξύ αερίου καλύμματος και υδροφόρου στρώματος. Ο στόχος είναι η αποτελεσματική αντιμετώπιση της πρόωρης εμφάνισης αερίου ή νερού στον πυθμένα της γεώτρησης ή η εισπίεση υπέρθερµου ατμού ή θερμού νερού, µε σκοπό την προώθηση μεγαλύτερου όγκου πετρελαίου προς τις παραγωγικές γεωτρήσεις. ΕΙΚΟΝΑ 11 : Τύποι γεωτρήσεων που χρησιμοποιούνται στην πετρελαϊκή έρευνα με σκοπό την μελέτη των υπεδαφικών σχηματισμών και την ανακάλυψη πετρελαίου. Διαγραφίες λάσπης (Mud logging): Περιλαμβάνουν λεπτομερή ανάλυση προϊόντων διάτρησης (θρύμματα πετρωμάτων) που μεταφέρονται στην επιφάνεια από τα ρευστά της γεώτρηση. Τα ρευστά της γεώτρησης μπορούν να διακριθούν στις εξής κατηγορίες: 45

47 Λάσπη με βάση το νερό: Αυτές συνίστανται από 4 μέρη: νερό, το οποίο είναι η συνεχής φάση και παρέχει το αρχικό ιξώδες (φρέσκο ή θαλασσινό), ενεργά στερεά για την ενίσχυση του ιξώδους και του σημείου διαρροής (μπετονίτης, που συνιστάται στην περίπτωση του φρέσκου νερού και ατταπουλγίτης, αµίαντος ή σιπιόλιθος, που συνιστώνται στην περίπτωση του θαλασσινού νερού), αδρανή στερεά για την επίτευξη της απαιτούμενης πυκνότητας (βαρύτης, θειούχος μόλυβδος, σιδηρομεταλλεύματα ή χαλαζιακά υλικά). Λάσπη με βάση το πετρέλαιο: Σε αυτή τη κατηγορία η υδάτινη φάση έχει σχεδόν αντικατασταθεί από πετρέλαιο ή ραφιναρισµένα πετρελαιοειδή. Αποτελούνται, κατ' όγκον, από 95-98% πετρέλαιο, 2-5% νερό, βαρύτη ή θειούχο μόλυβδο για τη ρύθμιση της πυκνότητας, καθώς και πρόσθετα για τη ρύθμιση των ρεολογικών ιδιοτήτων. Οι συγκεκριμένες λάσπες διάτρησης αν και αρκετά χρήσιμες ιδιαίτερα σε τμήματα όπου οι λάσπες µε βάση το νερό δημιουργούν προβλήματα (πχ διόγκωση αργίλων), έχουν αρκετά υψηλό κόστος ανά κυβικό μέτρο και μεγαλύτερη περιβαλλοντική επιβάρυνση. Διάτρηση με λάσπη ενισχυμένη με αέρα: Χρησιµοποιείται στην περίπτωση όπου απαιτείται µεγάλη ανυψωτική ικανότητα, σε συνδυασµό µε µειωµένη υδροστατική πίεση στο δακτύλιο. Αέρας υπό πίεση εισέρχεται στο σύστηµα της λάσπης µέσω του σωλήνα που συνδέει τις αντλίες µε τη διατρητική στήλη. Το µίγµα λάσπης/αέρα διοχετεύεται στη διατρητική στήλη και στη συνέχεια στο δακτύλιο, όπου ο αέρας εκτονούµενος µειώνει την υδροστατική πίεση. Αυτή η κατηγορία παρουσιάζει καλή συμπεριφορά σε ζώνες χαμηλών πιέσεων, ωστόσο ο διαχωρισμός στην επιφάνεια καθίσταται δύσκολος. Διάτρηση με ρευστά που περιέχουν πολυμερή: Τα πολυμερή μπορεί να είναι φυσικά, συνθετικά ή βιοπολυμερή. Τα πολυµερή έχουν πολύ καλές λιπαντικές ιδιότητες. Μια άλλη ιδιότητα που µπορεί να βελτιωθεί σημαντικά µε τη χρήση πολυμερών είναι η δημιουργία επίστρωσης επί των τοιχωμάτων της γεώτρησης µε πολύ μικρή διαπερατότητα. Η μικρή διαπερατότητα διευκολύνει στο να σχηματιστεί επί των τοιχωμάτων της γεώτρησης επίστρωση µικρού πάχους, συµβάλλοντας σηµαντικά στην οµαλή πορεία της διάτρησης. Πρέπει να σημειωθεί ότι εφαρμόζεται δειγματοληψία θρυμμάτων σε όλες τις περιπτώσεις. Η δειγματοληψία πυρήνα (πυρηνοληψία), η οποία θα αναλυθεί στην συνέχεια, λόγω κόστους εφαρμόζεται σε ζώνες ενδιαφέροντος. Τα θρύμματα τα οποία συλλέγονται στην επιφάνεια, ξεπλένονται με νερό, ξηραίνονται, συσκευάζονται και αποστέλλονται στο εργαστήριο για λεπτομερή ανάλυση. Οι πληροφορίες που μας δίνουν οι διαγραφίες λάσπης μας βοηθούν να καθορίσουμε η λιθοστρωματογραφία, τη παρουσία πετρελαίου και φυσικού αερίου, να μειώσουμε την αβεβαιότητα του ταμιευτήρα, να μετριάσουμε τους κινδύνους και τέλος να βελτιώσουμε την αποδοτικότητα της γεώτρησης. Πυρηνοληψία (Coring): Η πυρηνοληψία αποτελεί μία ιδιαιτέρως αξιόπιστη άμεση μέθοδος ποιοτικού ελέγχου η οποία βασίζεται στην διάτρηση και αποκοπή κυλινδρικού δοκιμίου (καρότου) πετρώματος από το υπέδαφος, υπό συνθήκες και σχέσεις όμοιες με αυτές 46

48 που επικρατούν στη θέση από όπου λαμβάνεται. Σκοπός της πυρηνοληψίας είναι η λήψη δειγμάτων πετρωμάτων για τον καθορισμό της δομής του υπεδάφους και των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων τους. Τα δείγματα που λαμβάνονται διακρίνονται σε διαταραγμένα και αδιατάρακτα. Το διαταραγμένο είναι κάθε δείγμα που κατά τη λήψη του έχει υποστεί διατάραξη της δομής του υλικού έτσι ώστε να είναι κατάλληλο για τον προσδιορισμό μόνο των φυσικών του ιδιοτήτων, ενώ το αδιατάρακτο είναι κάθε δείγμα που οι τεχνικές λήψης εξασφαλίζουν την ελάχιστη διατάραξη του εδαφικού ιστού έτσι ώστε να είναι κατάλληλο για τον προσδιορισμό των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων του. Η πυρηνοληψία έχει σαφή πλεονεκτήματα έναντι της δειγματοληψίας θρυμμάτων, και επομένως όταν η φύση του πετρώματος δεν επιτρέπει ικανοποιητική πυρηνοληψία πρέπει να λαμβάνονται μέτρα για την βελτίωσή της. Κριτήριο της ικανοποιητικής ή μη πυρηνοληψίας αποτελεί το ποσοστό απόληψης του δείγματος, δηλαδή ο λόγος του μήκους του δείγματος που λαμβάνεται προς το μήκος που διατρύεται (%). Για τον καθορισμό της ποιότητας του πετρώματος χρησιμοποιείται ο δείκτης R.Q.D. Κατά τη μέθοδο αυτή, όλοι οι πυρήνες μήκους μεγαλύτερου των 10 cm μετρώνται και το συνολικό τους μήκος εκφράζεται σαν εκατοστιαία αναλογία μήκους της δειγματοληψίας. Είναι προφανές ότι όταν η δειγματοληψία πυρήνα συνδυάζεται κατάλληλα με δειγματοληψία θρυμμάτων, παρέχει μια ακριβέστερη εικόνα από ότι θα μας έδινε η κάθε δειγματοληψία ξεχωριστά, υπό την προϋπόθεση ότι η διάμετρος της γεώτρησης παραμένει σταθερή ανεξαρτήτως της σκληρότητας του πετρώματος, δεν υπάρχει κατακρήμνιση των τοιχωμάτων της γεώτρησης και η απαγωγή των θρυμμάτων από τον πυθμένα της γεώτρησης είναι πλήρης και δεν υπάρχει απώλεια νερού. Σε πολύ βαθιές γεωτρήσεις, ή γεωτρήσεις σε βαθιές θάλασσες όπου το ημερήσιο κόστος των γεωτρήσεων είναι πολύ υψηλό, για μείωση του κόστους εφαρμόζεται πυρηνοληψία από τα τοιχώματα της γεώτρησης (side wall coring). ΕΙΚΟΝΑ 12,13: Δειγματοληψία πυρήνα ή πυρηνοληψία, Διαγραφίες λάσπης Διαγραφίες γεωτρήσεων (Well logging): 47

49 Διαγραφίες ονομάζονται οι συνεχείς καταγραφές μεταβολών των φυσικών χαρακτηριστικών των σχηματισμών τους οποίους διαπερνά μια γεώτρηση, συναρτήσει του βάθους. Οι μεταβολές αυτές, μετρώνται από μια κατερχόμενη συσκευή τοποθετημένη στο άκρο ενός καλωδίου. Οι γεωφυσικές διαγραφίες μέσα σε γεώτρηση χρησιμοποιούνται για να δώσουν επί πλέον πληροφορίες σχετικά με την αλληλουχία των στρωμάτων, την ποιότητα τους, τη διάταξη (κλίσεις, ρήγματα), τη πυκνότητα τους, το πορώδες, το είδος των ρευστών που περιέχουν (αέριο, πετρέλαιο, νερό) κλπ όπως συναντώνται κατά τη διάνοιξη μιας γεώτρησης. Πρόκειται για γεωφυσικές μέθοδους όπου οι γεωφυσικές παράμετροι καταγράφονται απευθείας από όργανα τα οποία βρίσκονται μέσα στη γεώτρηση χωρίς καμία διακοπή. Ιδιαίτερη σημασία έχει ο καθορισμός του βάθους των γεωλογικών ασυνεχειών ή στρωμάτων, τα οποία έχουν ένα χαρακτηριστικό γεωφυσικό γνώρισμα, ώστε να παρέχουν ένα μέσο για τη συσχέτιση της γεωλογικής πληροφορίας μεταξύ των γεωτρήσεων και να λαμβάνεται πληροφορία για τις επί τόπου ιδιότητες των τοιχωμάτων της γεώτρησης. Οι πλέον χρησιμοποιούμενες μέθοδοι γεωφυσικών διαγραφιών μέσα σε γεώτρηση χωρίζονται σε δυο κατηγορίες στις στατικές και στις δυναμικές και για τη διεκπεραίωση αυτών των καταγραφών μετρούνται διαφορετικοί παράμετροι που καθορίζουν και την εκάστοτε μέθοδο. Οι κυριότερες στατικές μέθοδοι είναι: Η μέθοδος φυσικού δυναμικού (διαγραφία SP): Η τεχνική αυτή συνίσταται στην συνεχή καταγραφή των μεταβολών του φυσικού δυναμικού κατά μήκος μιας γεώτρησης. Συνήθως καταγράφεται η διαφορά δυναμικού μεταξύ του κινούμενου μέσα στη γεώτρηση ηλεκτροδίου σε σχέση με ένα ηλεκτρόδιο στην επιφάνεια. Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί μόνο όταν η γεώτρηση είναι πληρωμένη με ρευστό γεώτρησης. Η μέθοδος Caliper: Καταγράφει τη μεταβολή της διαμέτρου μιας γεώτρησης καθ όλο το μήκος της. Οι αλλαγές στη διάμετρο μιας γεώτρησης σχετίζονται με διάφορες ιδιότητες των περιβαλλόντων της γεώτρησης σχηματισμών όπως το πορώδες, η ύπαρξη ζωνών ρηγμάτωσης κ.α. Η μέθοδος μέτρησης ταχύτητας ρευστών: Καταγράφει τη μεταβολή της ταχύτητας των ρευστών μέσα σε μία γεώτρηση, καθ όλο το μήκος του άξονά της. Γνωρίζοντας την ταχύτητα των ρευστών και τη διάμετρο της γεώτρησης για τα διάφορα βάθη μπορούμε να υπολογίσουμε τους ρυθμούς ροής (fluid rates). Η μέθοδος μέτρησης θερμοκρασίας (θερμική διαγραφία): Καταγράφει τις μεταβολές της θερμοκρασίας οι οποίες σχετίζονται με τις εκάστοτε λιθολογικές αλλαγές εφόσον η γεωθερμική βαθμίδα εξαρτάται απο τη λιθολογία. Οι κυριότερες δυναμικές μέθοδοι είναι: Η μέθοδος μέτρησης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (διαγραφίες R): Οι διαγραφίες ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης είναι κάτι ανάλογα με τις αντίστοιχες επιφανειακές μετρήσεις, μόνο που γίνονται μέσα σε γεώτρηση. Ανάλογα με τον συνδυασμό και τον αριθμό των χρησιμοποιούμενων ηλεκτροδίων διακρίνονται σε διάταξη 2 ηλεκτροδίων (κανονική διαγραφία ειδικής αντίστασης), διάταξη 3 ηλεκτροδίων, μικροδιατάξεις (παρέχουν 48

50 πληροφορίες για πολύ λεπτά στρώματα) και εστιασμένες διατάξεις (παρέχουν καλή κατακόρυφη διακριτική ικανότητα). Ραδιενεργές διαγραφίες: Βασίζονται στην ανίχνευση στοιχειωδών σωματιδίων που εκπέμπονται από τον πυρήνα ενός ατόμου. Οι πιο διαδεδομένες τεχνικές είναι οι γεωφυσικές διαγραφίες φυσικής ακτινοβολίας γάμμα, οι φυσικές διαγραφίες γάμμα- γάμμα (ή διαγραφίες πυκνότητας, στις οποίες χρησιμοποιούμε μια ραδιενεργό πηγή κοβαλτίου, η οποία εκπέμπει ακτινοβολία γάμμα στους περιβάλλοντες σχηματισμούς) και οι διαγραφίες νετρονίων (βομβαρδισμός των περιβαλλόντων της γεώτρησης σχηματισμών με νετρόνια και καταγραφή των σκεδαζόμενων πίσω νετρονίων. Οι παράμετροι για τις οποίες συνήθως καταγράφουμε πληροφορίες με τις παραπάνω τεχνικές είναι το πάχος των σχηματισμών, το πορώδες, η διαπερατότητα, ο βαθμός κορεσμού σε νερό ή/και υδρογονάνθρακα, η ποιότητα των πετρωμάτων, η υδραυλική αγωγιμότητα, η θερμική ροή, η κλίση των στρωμάτων και άλλες ιδιότητες των πετρωμάτων. Το πάχος των σχηματισμών και η λιθολογία καθορίζονται κανονικά με τη συσχέτιση των γεωφυσικών διαγραφιών με δεδομένα πυρηνοληψίας. Οι πιο χρήσιμες διαγραφίες είναι εκείνες που βασίζονται σε γεωηλεκτικές μεθόδους ειδικής αντίστασης, φυσικού δυναμικού, και μέτρηση της ραδιενέργειας, οι οποίες χρησιμοποιούνται συνδυασμένα για να αποκτηθεί μια αναμφισβήτητη δομή. Δοκιμή παραγωγής /Drill Stem Test -DST: Είναι μία διαδικασία μέσω της οποίας απομονώνουμε και ελέγχουμε την πίεση, τη διαπερατότητα και την παραγωγική ικανότητα ενός γεωλογικού σχηματισμού κατά τη διάρκεια της διάτρησης. Αυτή η δοκιμή αποτελεί μία πολύ χρήσιμη μέτρηση της συμπεριφοράς της πίεσης στο στέλεχος της γεώτρησης και είναι ένας αξιόπιστος τρόπος απόκτησης πληροφοριών για τα ρευστά των σχηματισμών και για να συμπεράνουμε αν μια γεώτρηση έχει βρει έναν εμπορικής σημασίας, ταμιευτήρα πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Πιο συγκεκριμένα, ο έλεγχος της παρουσίας και της ποιότητας των υδρογονανθράκων πραγματοποιείται πριν την έναρξη των κυρίως εργασιών ολοκλήρωσης που θα αναφέρουμε σε επόμενη παράγραφο. Για αυτόν το σκοπό χρησιμοποιούνται ειδικά δειγματοληπτικά όργανα (εικόνα 14) τα οποία λειτουργούν στο περιβάλλον της γεώτρησης, χωρίς δηλαδή να είναι απαραίτητο να έχει αφαιρεθεί η λάσπη διάτρησης. Με τη βοήθεια των οργάνων αυτών είναι δυνατή η δειγματοληψία υγρού ή αερίου από το σχηματισμό ενδιαφέροντος. Τα δειγματοληπτικά όργανα προσαρμόζονται στο άκρο της διατρητικής στήλης και εισάγονται στη γεώτρηση. Όταν το όργανο φθάσει στο βάθος στο οποίο υπάρχουν ενδείξεις υδρογονανθράκων, απομονώνεται το υπερκείμενο τµήµα της γεώτρησης µε ένα ειδικό πώμα (packer) το οποίο διαστέλλεται αυτομάτως όταν το δειγματοληπτικό όργανο φθάσει στο σημείο της δειγματοληψίας. Οι βαλβίδες στο κατώτερο τµήµα του δειγματοληπτικού οργάνου επιτρέπουν την είσοδο των ρευστών μέσα σε αυτό σε συνδυασμό και µε την υποπίεση που διαμορφώνεται μέσα στη διατρητική στήλη. Όταν συλλεχθεί ικανή ποσότητα δείγματος, γίνεται ανέλκυση 49

51 της διατρητικής στήλης, το πώμα συστέλλεται για να επιτρέψει την άνοδο της στήλης, οι βαλβίδες του δειγματοληπτικού οργάνου κλείνουν και το δείγμα συγκρατείται μέσα στο δειγματολήπτη. Καθ όλη τη διάρκεια της διαδικασίας καταγράφεται και η πίεση στο δειγµατοληπτικό όργανο µε αποτέλεσμα να υπάρχει ένδειξη για τις πιέσεις που επικρατούν μέσα στον σχηματισμό. ΕΙΚΟΝΑ 14 : Εργαλείο δοκιμών DST ΑΝΑΠΤΥΞΗ - ΠΑΡΑΓΩΓΗ Απαραίτητα στοιχεία για την ανάπτυξη κοιτασμάτων υδρογονανθράκων αποτελούν η μοντελοποίηση και προσομοίωση του ταμιευτήρα που φιλοξενεί το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο, ο σχεδιασμός γεωτρήσεων και η ολοκλήρωση αυτών καθώς και οι εγκαταστάσεις παραγωγής. Σε αυτή τη παράγραφο θα ασχοληθούμε εκτενώς με τη μοντελοποίηση και προσομοίωση του ταμιευτήρα και το σχεδιασμό γεωτρήσεων, ενώ η ολοκλήρωση παραγωγικών γεωτρήσεων καθώς και οι εγκαταστάσεις παραγωγής θα μας απασχολήσουν στα επόμενα υποκεφάλαια. Πιο αναλυτικά, για να πραγματοποιηθεί μία πλήρης μελέτη ενός κοιτάσματος υδρογονανθράκων, χρησιμοποιείται η μέθοδος της προσομοίωσης ταμιευτήρα. Ως προσομοίωση ταμιευτήρων πετρελαίου (reservoir simulation) ορίζεται η διαδικασία που συνδυάζει τη φυσική, τα μαθηματικά, τη μηχανική ταμιευτήρων και τις γεωεπιστήμες με σκοπό την ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης της απόδοσης των ταμιευτήρων υδρογονανθράκων ανάλογα με τα εκάστοτε χαρακτηριστικά τους και τις συνθήκες παραγωγής. Απώτερος στόχος της προσομοίωσης ταμιευτήρα είναι ο προσδιορισμός όλων των απαραίτητων μεγεθών τα οποία επιτρέπουν τον 50

52 υπολογισμό των αποθεμάτων καθώς και την αξιολόγηση του τρόπου με τον οποίο παράγει ένας ταμιευτήρας. Αρχικά, προτού εγκριθεί η δαπάνη τεραστίων κεφαλαίων για την ανάπτυξη ενός ταμιευτήρα, υπολογίζεται προσεγγιστικά ο όγκος των υδρογονανθράκων που περιέχονται μέσα στο κοίτασμα καθώς επίσης και το ποσοστό εξ αυτών που ελπίζεται τελικά να ανακτηθεί σύμφωνα με το σχέδιο διαχείρισης. Αποφασίζεται ο αριθμός των παραγωγικών γεωτρήσεων, τα σημεία στα οποία θα πραγματοποιηθούν αυτές, καθώς και η βέλτιστη επιλογή των θέσεων των διατρήσεων (perforations) με ένα συνδυασμό που επιτυγχάνει ελαχιστοποίηση του κόστους και μεγιστοποίηση της αποληψιμότητας. Καθορίζονται οι ρυθμοί παραγωγής από κάθε γεώτρηση και τίθενται οι προδιαγραφές των εγκαταστάσεων επεξεργασίας των παραγομένων ρευστών στην επιφάνεια. Τέλος, εκπονούνται μαθηματικά μοντέλα τα οποία χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη της παραγωγής και της κίνησης των ρευστών ανά πάσα χρονική στιγμή μέσα στο πορώδες μέσο. Για την προσομοίωση ενός ταμιευτήρα απαιτείται η συλλογή ενός μεγάλου αριθμού δεδομένων από τις διάφορες φάσεις έρευνας, περιχάραξης (delineation) και ανάπτυξης (development) του κοιτάσματος υδρογονανθράκων προκειμένου να αναπτυχθεί το φυσικό μοντέλο του ταμιευτήρα. Μέσω αυτής της διαδικασίας, θα προκύψουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τις φυσικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τα πετρελαιοφόρα στρώματα όπως το πορώδες, η διαπερατότητα και ο βαθμός κορεσμού σε υδρογονάνθρακες. Επιπλέον θα προσδιοριστεί η γεωμετρία και η λιθολογική σύσταση του ταμιευτήρα καθώς και η σύσταση του ρευστού. Αυτές οι πληροφορίες λαμβάνονται από τις γεωφυσικές διαγραφίες, διαγραφίες λάσπης, δειγματοληψία πυρήνων, δοκιμές παραγωγής (DST) κ.α.. Για την πληρέστερη μελέτη της δομής των υπόγειων σχηματισμών και της σύστασης του ρευστού, εκτός από τις σημειακές τιμές των ανωτέρω μεγεθών, προσδιορίζονται και οι μεταβολές τους στο χώρο. Εφόσον προσδιοριστούν τα μεγέθη αυτά και αναπτυχθεί το φυσικό μοντέλο, στη συνέχεια διατυπώνεται με εξισώσεις το μαθηματικό μοντέλο και μοντελοποιούνται η ροή και οι φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα. Γενικά, για την ανάπτυξη ενός μοντέλου προσομοίωσης συνδυάζονται όλα τα αρχικά διαθέσιμα δεδομένα τα οποία στη συνέχεια ενημερώνονται κατά τη διάρκεια της εκμετάλλευσης προκειμένου το μοντέλο, και επομένως οι προβλέψεις του, να βελτιωθούν. Σήμερα υπάρχουν διάφοροι τύποι προσομοίωσης ταμιευτήρων που εφαρμόζονται στο χώρο του πετρελαίου και οι οποίοι διακρίνονται ως προς τις παραδοχές που ο καθένας δέχεται (Black Oil, Compositional, Thermal models) καθώς και ως προς τις διαστάσεις υπό τις οποίες πραγματοποιείται η μοντελοποίηση (μονοδιάστατη, δισδιάστατη, τρισδιάστατη). Όσον αφορά τη διάκριση σε Black Oil Tables, Μοντέλα σύστασης και θερμικά μοντέλα, τα πρώτα χρησιμοποιούνται όταν το περιεχόμενο ρευστό του ταμιευτήρα είναι πετρέλαιο χαμηλής ή μέσης πτητικότητας. Σε αυτή την κατηγορία μοντέλων προσομοίωσης θεωρείται ότι το ρευστό του ταμιευτήρα αποτελείται από δύο μόνο ψευδοσυστατικά (pseudocomponents) εκ των οποίων το ένα είναι το πετρέλαιο του τανκ και το άλλο είναι το αέριο που παράγεται στην επιφάνεια. Τα μοντέλα σύστασης χειρίζονται με μεγαλύτερη ακρίβεια τη θερμοδυναμική συμπεριφορά του ρευστού, στα οποία το 51

53 ρευστό του σχηματισμού περιγράφεται από n αριθμό συστατικών, τα οποία υπάρχουν σε υγρή ή αέρια μορφή, λαμβάνοντας κατ αυτό τον τρόπο υπ όψη την πιθανή αλλαγή φάσης του κάθε συστατικού κατά τη διάρκεια της εκμετάλλευσης του ταμιευτήρα. Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως σε υψηλής πτητικότητας ταμιευτήρες. Όταν το πετρέλαιο του σχηματισμού είναι βαρύ (heavy oil) και η άντλησή του στην επιφάνεια αποτελεί δύσκολη διαδικασία, πραγματοποιείται συχνά θέρμανση του ρευστού (π.χ. εισπίεση ατμού) έτσι ώστε να βελτιωθούν οι ρεολογικές ιδιότητές του. Επομένως, χρησιμοποιούνται μοντέλα προσομοίωσης, τα οποία ονομάζονται θερμικά μοντέλα (thermal models), τα οποία εισαγάγουν τη θερμοκρασία σαν μεταβλητή στις εξισώσεις που διέπουν τη συμπεριφορά των ρευστών και του πορώδους μέσου κατά τη διάρκεια της εκμετάλλευσης για να μοντελοποιηθούν οι επιδράσεις που προκαλούνται στον ταμιευτήρα εξαιτίας της αύξησης της θερμοκρασίας του. Με βάση τις διαστάσεις υπό τις οποίες πραγματοποιείται η μοντελοποίηση, τα μοντέλα προσομοίωσης των ταμιευτήρων μπορούν να διακριθούν σε μονοδιάστατα, δισδιάστατα και τρισδιάστατα. Σε γενικές γραμμές, τα μονοδιάστατα και δισδιάστατα μοντέλα εφαρμόζονται σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις ενώ τα τρισδιάστατα μοντέλα εφαρμόζονται όταν είναι επιθυμητή μία πλήρης μοντελοποίηση της διαδικασίας παραγωγής ενός ταμιευτήρα υδρογονανθράκων. Συγκεκριμένα, όταν ο χρήστης θεωρεί γραμμική τη ροή του ρευστού διαμέσω του πορώδους μέσου, η οποία πραγματοποιείται ως προς μία μόνο κατεύθυνση, τότε μπορεί να μοντελοποιηθεί ως μονοδιάστατη (1-D). Αν ο χρήστης θεωρεί ότι η κυρίαρχη ροή ρευστού είναι στο οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο, σε αυτή την περίπτωση η ροή του ρευστού μπορεί να μοντελοποιηθεί ως δισδιάστατη (2-D). Ωστόσο, όταν ο χρήστης επιθυμεί τη μοντελοποίηση της διαδικασίας παραγωγής ενός ταμιευτήρα τότε η ροή πρέπει να μοντελοποιηθεί ως τρισδιάστατη (3-D), δηλαδή να ληφθεί υπ όψη η ροή και ως προς τις τρεις συνιστώσες (2 οριζόντιες, 1 κατακόρυφη) ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ Στην περίπτωση όπου μια γεώτρηση έχει επιτυχές αποτέλεσμα, πρέπει να ακολουθήσει μια σειρά εργασιών που διαμορφώνουν το πηγάδι σε παραγωγικό σύστημα. Οι εργασίες αυτές αποβλέπουν, αφενός, στον έλεγχο της ποιότητας των υδρογονανθράκων και, αφετέρου, στην απρόσκοπτη παραγωγή. Οι εργασίες αυτές είναι γνωστές µε τον όρο ολοκλήρωση (τελείωμα- completion) της γεώτρησης. Αρχικά, πρέπει να αναφέρουμε ότι για να ολοκληρωθεί η γεώτρηση θα πρέπει να σωληνωθεί. Η παραγωγική σωλήνωση είναι η στήλη η οποία επενδύει τη γεώτρηση σε όλο το βάθος της και καλύπτει και την παραγωγική ζώνη, τοποθετείται στο πηγάδι και τσιμεντώνεται. Η σωλήνωση, µε το πέρας της τοποθέτησής της, παραμένει γεμάτη λάσπη από τη διάτρηση αλλά και από την τσιμέντωση. Το σύστημα καθαρίζεται µε την κυκλοφορία ρευστών περισσότερο συµβατών µε το περιβάλλον της παραγωγικής ζώνης, όπως νερό ή πετρέλαιο. Για την αποκατάσταση της 52

54 επικοινωνίας μεταξύ του παραγωγικού σχηματισμού και του τμήματος της γεώτρησης γύρω από τον πυθμένα της, η σωλήνωση διατρυπάται περιμετρικά (perforation). Για τον σκοπό αυτό ειδική συσκευή καταβιβάζεται στη γεώτρηση µε συρµατόσχοινο, εκπυρσοκροτεί και διατρυπά τη σωλήνωση, την τσιµέντωση και τον σχηματισμό. Το αποτέλεσμα είναι η διαμόρφωση ενός διάτρητου τμήματος στη γειτονία του παραγωγικού σχηματισμού, έτσι ώστε το πετρέλαιο ή το αέριο να μπορεί να ρέει από την παραγωγική ζώνη μέσα στη γεώτρηση και από εκεί να αντλείται στην επιφάνεια. Ωστόσο η ολοκλήρωση μιας γεώτρησης μπορεί να επιτευχθεί και χωρίς σωλήνωση αν και δεν αποτελεί πλέον συνηθισμένη διαδικασία, παρά μόνο στις περιπτώσεις όπου μόνιμη σωλήνωση μέσα στον παραγωγικό σχηματισμό δεν είναι απαραίτητη. Η ολοκλήρωση μιας µη σωληνωμένης γεώτρησης (απουσία της παραγωγικής σωλήνωσης) περιλαμβάνει τις ακόλουθες εργασίες: Η γεώτρηση ορύσσεται κανονικά και επενδύεται µε σωλήνωση έως το βάθος που βρίσκεται η οροφή του παραγωγικού σχηματισμού. Η διάτρηση της παραγωγικής ζώνης γίνεται µε κοπτικό άκρο μικρότερης διαμέτρου από την διάμετρο της τελευταίας σωλήνωσης,δεν σωληνώνεται και αποτελεί το τµήµα επικοινωνίας και ροής των ρευστών προς τη γεώτρηση. Η παραπάνω τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί µόνο σε συνεκτικούς σχηματισμούς, αλλιώς είναι επικίνδυνο να προκληθούν μεγάλες καταπτώσεις από την πίεση και τη ροή των ρευστών. Τέλος, ένας ακόμα τρόπος ολοκλήρωσης μιας γεώτρησης είναι με τη χρήση διάτρητου liner. Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, η γεώτρηση ορύσσεται και σωληνώνεται κανονικά έως το βάθος που συναντάται η παραγωγική ζώνη. Διαφοροποιείται στο ότι το τµήµα του παραγωγικού σχηματισμού δεν αφήνεται ελεύθερο (χωρίς σωλήνωση), αλλά επενδύεται µε διάτρητο liner (φέρει μακρόστενες σχισμές), το οποίο αναρτάται από ειδικά άγκιστρα στο εσωτερικό της τελευταίας σωλήνωσης. Το διάτρητο liner βοηθά στην αποφυγή κατάρρευσης των τοιχωμάτων ή εμφράξεων του κατώτερου μέρους της γεώτρησης. Η τεχνική αυτή δεν είναι εφαρμόσιμη σε μαλακούς σχηματισμούς που έχουν την τάση να διαμερίζονται σε μικρού μεγέθους τεμαχίδια τα οποία μπορούν να διέλθουν το διάτρητο liner. Γενικά αποτελεί χρήσιμη τεχνική, διότι αφήνει ελεύθερο το σχηματισμό και επιτρέπει την παραγωγή από όλο το τµήµα του το οποίο βρίσκεται σε επαφή µε τη γεώτρηση. Στην περίπτωση μαλακών παραγωγικών σχηματισμών συχνά συναντάται το φαινόμενο της αποσάθρωσης του σχηματισμού από τη ροή των ρευστών. Ως αποτέλεσμα, κόκκοι άµµου να συµπαρασύρονται και να εισέρχονται στη γεώτρηση. Το φαινόμενο αυτό είναι δυνατόν να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα είτε στις εγκαταστάσεις άντλησης που είναι τοποθετημένες μέσα στο πηγάδι, είτε στον εξοπλισμό παραγωγής και επεξεργασίας που είναι στην επιφάνεια. Οι τεχνικές που συνδυάζονται µε τις εργασίες ολοκλήρωσης και οι οποίες συµβάλλουν στην αποφυγή της εισόδου της άµµου μέσα στη γεώτρηση είναι η χρήση χαλικόφιλτρων (gravel packing) και η συγκόλληση των κόκκων της άµµου (sand consolidation) Σε κάθε περίπτωση αναφερόμαστε σε εργασίες που ακολουθούν αυτές που εκτελούνται σε 53

55 σωληνωμένο τµήµα της γεώτρησης. Το τελευταίο στάδιο στην ολοκλήρωση της διαδικασίας για την μετατροπή της γεώτρησης σε παραγωγικό σύστημα, αποτελεί η εγκατάσταση στην κορυφή (κεφαλή) της γεώτρησης του εξοπλισμού, ο οποίος συνδέει τον πυθμένα της γεώτρησης µε τις εγκαταστάσεις διαχωρισμού και επεξεργασίας στην επιφάνεια. Ο εξοπλισμός αυτός αποτελεί το σύστημα ελέγχου και ρύθμισης της ροής των ρευστών και αποτελείται κυρίως από βαλβίδες, μανόμετρα, όργανα ρύθμισης της πίεσης (παροχής), ροόμετρα και γραμμές ροής. Η διάταξή τους στο χώρο δίδει την αίσθηση χριστουγεννιάτικου δένδρου και έχει επικρατήσει η περιγραφή του µε την ορολογία Christmas tree. Η κύρια βαλβίδα (master valve) αποτελεί το βασικό μηχανισμό ελέγχου της πίεσης. Διαθέτει χειροκίνητο χειρισμό και φέρει αυτόματο σύστημα διακοπής της λειτουργίας της για λόγους ασφάλειας. Η πλευρική βαλβίδα (wing valve) επίσης συµβάλλει στην απομόνωση της γεώτρησης. Η διάταξη μπορεί να φέρει περισσότερες από μια κύριες ή πλευρικές βαλβίδες. Η βαλβίδα στραγγαλισμού (choke) είναι εκείνη που ρυθμίζει τη ροή του ρευστού κατά τη μετάβασή του από την υψηλότερη πίεση που επικρατεί στην κεφαλή της γεώτρησης, στη χαμηλότερη που διαμορφώνεται στον αγωγό μεταφοράς του στις εγκαταστάσεις διαχωρισμού. ΕΙΚΟΝΑ 15 : Στην εικόνα αυτή φαίνεται μια ολοκληρωμένη γεώτρηση πετρελαίου καθώς και οι ροές των ρευστών. 54

56 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Όπως προαναφέραμε, υπάρχουν δύο κατηγορίες περιστροφικών γεωτρύπανων, τα χερσαία (onshore) και τα θαλάσσια (offshore) και ταξινομούνται σε περαιτέρω κατηγορίες. Πιο συγκεκριμένα, στα χερσαία γεωτρύπανα οι κατηγορίες βασίζονται στην ευκολία μεταφοράς τους και το μέγιστο βάθος λειτουργίας τους. Λόγω αυτού, διακρίνονται στα συμβατικά (conventional) και τα κινητά (mobile). Αναλυτικότερα, στα συμβατικά γεωτρύπανα, ο πύργος έχει τη δυνατότητα να τοποθετείται ( στήνεται ) επί τόπου δίνοντας τους ένα μικρό οικονομικό προβάδισμα από τη στιγμή που τα νέου τύπου γεωτρύπανα έχουν τη δυνατότητα να αποσυνδέονται και να μεταφέρονται στη θέση επιλογής όπου και συναρμολογούνται εκ νέου. Όσον αφορά τα κινητά γεωτρύπανα, διακρίνονται σε αρθρωτά (jackknife) τα οποία συναρμολογούνται επί του εδάφους και ανυψώνονται σαν ενιαία μονάδα και αυτομεταφερόμενα (self portable) τα οποία είναι κατάλληλα για μέσου βάθους γεωτρήσεις και φέρονται επί τροχοφόρων ή ρυμουλκούνται. Η άλλη μεγάλη κατηγορία που διακρίθηκε προηγουμένως, είναι τα θαλάσσια γεωτρύπανα στα οποία οι κύριες παράμετροι σχεδιασμού είναι η ευκολία μεταφοράς τους και το μέγιστο βάθος νερού όπου μπορούν να λειτουργήσουν. Μπορούν να διακριθούν σε σταθερές (bottom support) και πλωτές (floating) κατασκευές βάση το που εδράζονται. Πιο συγκεκριμένα, οι σταθερές εξέδρες, εδράζονται επί του πυθμένα και εμφανίζουν περιορισμένες κινήσεις υπό την επίδραση της θάλασσας. Η στήριξη τους στον πυθμένα της θάλασσας επιτυγχάνεται είτε μέσω πασσάλων (μεταλλικά χωροδικτυώματα /jackets) που εισχωρούν σε αυτόν είτε μέσω στήριξης πάνω σε επίπεδη θεμελίωση (πλατφόρμες βαρύτητας από οπλισμένο σκυρόδεμα). Από την άλλη, στις πλωτές κατασκευές, ανήκουν οι πλωτές ημιβυθιζόμενες πλατφόρμες (semi- submersible) και τα γεωτρητικά σκάφη (drill- ship). Σε πιο αναλυτική βάση, οι πλατφόρμες βαρύτητας λόγω του μεγάλου τους βάρους, το οποίο αναφορικά κυμαίνεται από έως tn δε χρειάζονται πρόσθετα μέσα συγκράτησης. Από την άλλη, οι εξέδρες τύπου jacket που είναι στηριγμένες στον πυθμένα, μέσω πασσάλων που διατάσσονται περιμετρικά για την εξασφάλιση της στήριξης χρησιμοποιούνται στις εγκαταστάσεις του Πρίνου (Θάσος) με εισχώρηση των πασσάλων 5 μέτρα κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας ενώ οι μεγαλύτερες παγκοσμίως τέτοιες πλατφόρμες βρίσκονται στον κόλπο του Μεξικό, ονόματι Congnat και Bullwinkle. Αυτού του είδους οι εγκαταστάσεις μπορεί να είναι αυτοδύναμες είτε υποστηριζόμενες, δηλαδή να φέρουν τον απαραίτητο εξοπλισμό για τις εργασίες επί αυτών είτε σε συνοδευτικό πλωτό αντίστοιχα. Σήμερα οι πιο ευρείας χρήσης εξέδρες, είναι οι εξέδρες τύπου jackup. Αυτές, αποτελούνται από μια κατασκευή τύπου φορτηγίδας και 3 ή 5 πυλώνες οι οποίοι στηρίζουν το πλωτό μέρος. Η κατασκευή αυτή είναι αυτοδύναμη και συνοδεύεται από ένα πλοιάριο για λόγους ασφαλείας.to jackup ρυµουλκείται µε ανυψωµένους τους πυλώνες, στη θέση του έργου. Οι πυλώνες κατέρχονται, εδράζονται επί του πυθµένα και το πλωτό 55

57 µέρος ανυψώνεται στον αέρα. Μετά το πέρας της διάτρησης, οι πυλώνες ανυψώνονται εκ νέου και η εξέδρα ρυµουλκείται σε νέα θέση. Εκτενέστερα, τη πιο γνωστή εξέλιξη στις πλωτές εξέδρες, αποτελούν οι ημιβυθιζόμενες πλατφόρμες οι οποίες διακρίνονται σε multi-hull δηλαδή με πολλαπλές γάστρες και σε multi-legs δηλαδή με πολλαπλούς πυλώνες. Μεταφέρονται στη θέση του έργου ρυµουλκούµενες ή αυτοπροωθούµενες, µε τους πυλώνες εκτός νερού. Για τη κίνηση τους και τη μέτρηση της ακριβούς θέσης της εξέδρας έχουν εγκατεστημένους έλικες πρόωσης που λειτουργούν ανάλογα με τον κυματισμό και τα θαλάσσια ρεύματα. Τα θετικά αυτών των πλατφορμών είναι η καλύτερη δυναμική τους συμπεριφορά σε κυματισμούς, η μεγαλη επιφάνεια καταστρώματος και η υψηλή ταχύτητα μεταφοράς τους σε αντίθεση με το κόστος κατασκευής και συντήρησης που είναι υψηλό. Τέλος, τα γεωτρητικά σκάφη (drill ships) είναι συμβατά πλοία, εφοδιασμένα με τον απαραίτητο γεωτρητικό εξοπλισμό και σύστημα αγκύρωσης πολλαπλών κλάδων που έχει ως στόχο τη μείωση των κινήσεων. Αυτό επιτυγχάνεται µε κυλιόµενη έδραση του γεωτρυπάνου που επιτρέπει την περιστροφή του κατά τον κατακόρυφο άξονά του. Όσον αφορά τις εγκαταστάσεις παραγωγής στη περιοχή του Πρίνου, αυτές αποτελούν τυπικό παράδειγμα εφόσον διακρίνονται τόσο σε θαλάσσιες όσο και σε χερσαίες. Όσον αφορά τις θαλάσσιες εγκαταστάσεις, αυτές βρίσκονται πάνω από το κέντρο του κοιτάσματος, 8 χιλιόμετρα δυτικά της νήσου Θάσου και 18 χιλιόμετρα νότια των χερσαίων εγκαταστάσεων και αποτελούνται από: Δύο τετράποδες εξέδρες παραγωγής, την Άλφα και τη Βήτα. Κάθε εξέδρα έχει υποδοχές για 12 πηγάδια και μπορεί να εξυπηρετήσει γεωτρύπανο τύπου jack-up, workover rig και γεωτρύπανο συντήρησης (service rig). Σήμερα είναι ενεργές 18 συνολικά γεωτρήσεις παραγωγής πετρελαίου, 3 γεωτρήσεις εισπίεσης νερού για τη διατήρηση της πίεσης του κοιτάσματος καθώς και 3 ανενεργές γεωτρήσεις. Πάνω στις δύο πλατφόρμες Άλφα και Βήτα υπάρχει συνεχώς ένα workover rig στη μία και ένα service rig στην άλλη. Μία οχτάποδη εξέδρα επεξεργασίας, τη Δέλτα Ακόμα οι εξέδρες είναι εξοπλισμένες με τα παρακάτω βοηθητικά συστήματα: Σύστημα πυρσού (συλλέκτες υψηλής και χαμηλής πίεσης και δοχεία εκτόνωσης). Δίκτυο αποστράγγισης υγρών. Δίκτυο διανομής καύσιμου φυσικού αερίου. Δίκτυο νερού πυρασφάλειας. Δίκτυο αέρα οργάνων. Δίκτυο πόσιμου νερού. Δίκτυο αναπνευστικού αέρα. Υποσταθμό ηλεκτρικής ενέργειας. Αποθήκευση και παροχή υδροχλωρικού οξέος. Μία ρυμουλκούμενη φορτηγίδα εξοπλισμένη με εγκαταστάσεις υποστήριξης των θαλάσσιων εργασιών και κυρίως για τη συλλογή και διάθεση των υγρών αποβλήτων των εξεδρών και των υγρών καθαρισμού των πηγαδιών παραγωγής. 56

58 Εικόνα 16α: Θαλάσσιες εγκαταστάσεις Πρίνου Όσον αφορά τις χερσαίες εγκαταστάσεις αυτές είναι στην ουσία εγκαταστάσεις για την τελική επεξεργασία του όξινου αργού πετρελαίου και του όξινου φυσικού αερίου από τις θαλάσσιες εγκαταστάσεις σε σταθεροποιημένο αργό πετρέλαιο, φυσικό αέριο, υγροποιημένο φυσικό αέριο (NGL) και στοιχειακό θειάφι. Οι κύριες μονάδες επεξεργασίας είναι: Αφύγρανση και αφαλάτωση του όξινου αργού πετρελαίου (20 barg και 80oC). Διαχωρισμός του όξινου αργού πετρελαίου σε χαμηλή πίεση (8 barg και 75οC). Σταθεροποίηση του αργού πετρελαίου (βραστήρας στους 160οC και 2,5 barg). Αποθήκευση του σταθεροποιημένου αργού πετρελαίου σε τρεις δεξαμενές πλωτής οροφής συνολικής χωρητικότητας βαρελιών, φόρτωση περιοδικά σε δεξαμενόπλοιο μέσω υποθαλάσσιου αγωγού 24 και αγκυροβολίου και σταθμού φόρτωσης σε απόσταση 3 χιλιομέτρων και βάθος θάλασσας 20 μέτρων. Επεξεργασία του όξινου αερίου (πύργος επαφής αερίου με DGA στα 7 barg και 80oC) Ανάκτηση υγροποιημένου φυσικού αερίου (NGL) με αφύγρανση του φυσικού αερίου και των υγρών υδρογονανθράκων, σταδιακή ψύξη του αερίου στους -25 o C και σταθεροποίηση των υγρών με αποαιθανιωτή. Μονάδα παραγωγής θείου και εγκαταστάσεις αποθήκευσης υγρού θείου. Συγκεκριμένα υπάρχουν δύο δίδυμες μονάδες Claus με 96% μετατροπή του υδρόθειου σε θειάφι, τρεις αντιδραστήρες τύπου Sulfreen που ανεβάζουν την συνολική μετατροπή του υδρόθειου σε θειάφι στο 99,2%, δύο υπόγειες δεξαμενές αποθήκευσης και απαέρωσης υγρού θείου, μία δεξαμενή αποθήκευσης υγρού θείου, εξοπλισμό φόρτωσης υγρού θείου και μία μονάδα κοκκοποίησης θείου. Συμπίεση του παραγόμενου γλυκού φυσικού αερίου και ανακυκλοφορία προς τις εξέδρες του Πρίνου για τις ανάγκες του gas lift μέσω του υποθαλάσσιου 57

59 αγωγού 5,3. Εικόνα 16β: Χερσαίες εγκαταστάσεις Πρίνου. όπως: Η άντληση του πετρελαίου στην επιφάνεια γίνεται με διάφορους τρόπους μέσω της πίεσης των υπερκείμενων αερίων, με άντληση με ειδικές μηχανές, με έγχυση νερού υπό πίεση Αμέσως μετά την εξόρυξη του, είναι αναγκαία η απομάκρυνση των ανεπιθύμητων συστατικών που έχουν εξορυχθεί μαζί με το επιθυμητό κοίτασμα, όπως για παράδειγμα χώμα, άμμος, λάσπη, νερό και αέρια. Η απομάκρυνση των παραπάνω γίνεται μέσω συγκεκριμένης κατεργασίας όπως για παράδειγμα η απόσταξη σε κενό, η πυρόλυση με υδρογόνο και χημικούς καταλύτες η απομάκρυνση παραφινών και θείου κλπ. Η κύρια διαδικασία, δηλαδή η διύλιση, γίνεται σε ειδικούς χώρους που καλούνται διυλιστήρια. Τα διυλιστήρια χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες: λιπαντικών, πετροχημικών, προϊόντων εσωτερικής και εξωτερικής καύσης. Ένα πετρελαϊκό διυλιστήριο θεωρείται ως βασικό τμήμα της καθετοποιημένης πετρελαϊκής βιομηχανίας που επεξεργάζεται το αργό πετρέλαιο μέσω της διύλισης δηλαδή τον διαχωρισμό των συστατικών του ακατέργαστου πετρελαίου σε κλάσματα. Ο διαχωρισμός αυτός βασίζεται κυρίως στη διαφορά του σημείου βρασμού των διαφορετικών ουσιών, χρησιμοποιώντας χημικά, καταλύτες, θερμοκρασία και πίεση. Η διύλιση, σαν διαδικασία μπορεί να πάρει και την ονομασία κλασματική απόσταξη. Συγκεκριμένα, η διαδικασία της διύλισης έχει ως εξής: Θέρμανση αργού πετρελαίου και μέσω απόσταξης στα διάφορα κλάσματα διαχωρισμός στις διαφορετικές ομάδες υδρογονανθράκων Μετατροπή κάποιων προϊόντων της απόσταξης σε ενδιάμεσα προϊόντα, μέσω διεργασιών όπως η αναμόρφωση και η πυρόλυση 16 Επεξεργασία (με υδρογόνο, γλύκανση, εκχύλιση 17 ) των προϊόντων αυτών με 16 Διεργασίες κατά τις οποίες γίνεται αλλαγή στη δομή και το μέγεθος των μορίων των υδρογονανθράκων 17 Βασίζεται στη διαφορετική διαλυτότητα μιας ουσίας σε έναν συγκεκριμένο διαλύτη από τις 58

60 σκοπό την απομάκρυνση ανεπιθύμητων ουσιών (π.χ. θείο) και τη βελτίωση της ποιότητας των τελικών προϊόντων. Οι διαδικασίες επεξεργασίας και διύλισης του πετρελαίου δίνουν προϊόντα όπως η βενζίνη, η νάφθα, το ντίζελ, η άσφαλτος, η κηροζίνη, το υγραέριο και το πετρέλαιο θέρμανσης. Ωστόσο, οδηγούν και στη παραγωγή κάποιων κύριων αερίων (μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο) που έχουν εφαρμογή ως φυσικό αέριο και συνεπώς είναι δυνατή η χρήση τους σαν αέρια καύσιμα. ΕΙΚΟΝΑ 17: Τυπική στήλη προϊόντων που προκύπτουν από την διύλιση του αργού πετρελαίου ΕΠΕΝΔΥΣΕΙΣ/ ΚΟΣΤΟΣ ΕΡΕΥΝΩΝ Σε αυτό το υποκεφάλαιο θα μας απασχολήσουν οι επενδύσεις και το κόστος έρευνας υδρογονανθράκων. Πιο αναλυτικά θα παρουσιάσουμε ένα ενδεικτικό κόστος για την έρευνα υδρογονανθράκων καθώς και ένα χρονοδιάγραμμα ερευνών, ανάπτυξης και παραγωγής. Συγκεκριμένα, η έρευνα όπως έχουμε ήδη αναφέρει, γίνεται μέσω γεωλογικών και γεωφυσικών μεθόδων, γεωτρήσεων καθώς και δοκιμών εκτίμησης. Οι κεφαλαιακές δαπάνες της έρευνας είναι μεγαλύτερες από 15% ενώ οι δαπάνες για ανάπτυξη και παραγωγή μπορεί να είναι και μεγαλύτερες από 85%. Αναλυτικότερα, οι γεωλογικές μέθοδοι εκτιμάται ότι αποτελούν το 1-3% του συνολικού κόστους έρευνας, οι γεωφυσικές μέθοδοι το 10-20%, ενώ οι γεωτρήσεις υπόλοιπες που αποτελούν ένα μείγμα. Η πιο ευδιάλυτη από τις ουσίες, απομακρύνεται από το μείγμα έπειτα από ανάμιξη του με κατάλληλο διαλύτη στον οποίο οι υπόλοιπες ουσίες του μείγματος είναι αδιάλυτες. 59

61 το 80-90%. Οι χερσαίες γεωτρήσεις μικρού βάθους (<2.000 μ) είναι οικονομικότερες (3-6 εκ.$) σε σχέση με τις γεωτρήσεις μεσαίου ( μ) ή μεγάλου ( μ) βάθους. Αντίστοιχα οι θαλάσσιες γεωτρήσεις μεσαίου βάθους είναι οικονομικότερες από εκείνες των βαθιών νερών αλλά το κόστος τους είναι ανάλογο με εκείνο των χερσαίων γεωτρήσεων μεγάλου βάθους (20-30 εκ $).Το κόστος γεωτρήσεων σε πολύ βαθιές θάλασσες κυμαίνεται μεταξύ εκ $ και μερικές φορές υπερβαίνει τα 100 εκ. $ Ακόμα μπορούμε να πούμε ότι το κόστος ανάπτυξης κυμαίνεται από μερικές δεκάδες ως αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια $, ανάλογα βέβαια με την περιοχή και την κάθε περίπτωση. Όσον αφορά το χρόνο που χρειάζεται το κομμάτι των ερευνών, της ανάπτυξης και της παραγωγής για να γίνει, υπολογίζεται ότι είναι συνολικά περίπου χρόνια. Πιο συγκεκριμένα, η προπαρασκευή, εκτέλεση του γύρου παραχωρήσεων και η υπογραφή των συμβάσεων εκτιμάται ότι μπορεί να γίνει μέσα σε 1-2 χρόνια, οι ερευνητικές γεωτρήσεις εντός 3-4 ετών μετά την ανάθεση ή πρώτη ανακάλυψη των κοιτασμάτων, η επιβεβαίωση και η περιχάραξη εντός 1-2 ετών, τα σχέδια και οι μελέτες ανάπτυξης και εκμετάλλευσης εκτιμώνται ότι μπορούν να ολοκληρωθούν σε περίπου 1 χρόνο, η έναρξη παραγωγής στην θάλασσα (μετά την ανακάλυψη) μπορεί να γίνει μέσα σε 4-7 χρόνια ενώ αντίστοιχα στην ξηρά μέσα σε 2-4 χρόνια και τέλος η παραγωγή διαρκεί περίπου έτη. 60

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΡΕΥΝΕΣ ΣΤΗΝ ΔΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑΔΑ 4.1. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΕ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Οι έρευνες για υδρογονάνθρακες στον γεωγραφικό χώρο της Ελλάδας ανάγονται στις αρχές του 20ου αιώνα ενώ υπάρχουν αναφορές για παλαιότερες προσπάθειες. Οι έρευνες και οι γεωτρήσεις τη χρονική περίοδο (πρώτη περίοδος ερευνών) είχαν σαν στόχο περιοχές στη ξηρά (on shore) με επιφανειακές εμφανίσεις υδρογονανθράκων οι οποίες έλαβαν χώρα στη Δυτική Ελλάδα. Πρόκειται για έρευνες και γεωτρήσεις που διεξήχθησαν στις περιοχές της Ζακύνθου και συγκεκριμένα στο Κερί, στο Κατάκολο, στα λουτρά της Κυλλήνης καθώς και στην Ήπειρο. Τη συγκεκριμένη αυτή περίοδο όπως αναφέραμε οι γεωτρήσεις ήταν ρηχές χωρίς εμπορικό ενδιαφέρον και οι πρώτες αυτές γεωτρητικές εργασίες εκτελέστηκαν από εταιρίες όπως η London Oil Development, Hellis, Pan-Israel και Deilman-Ilios στη περιοχή της Ζακύνθου, Πελοποννήσου και Έβρου. Εν συνεχεία, μέχρι και το 1974 οι έρευνες συστηματοποιήθηκαν και οδήγησαν στην απόφαση για την ίδρυση του πρώτου φορέα έρευνας υδρογονανθράκων. Μεγάλες εταιρίες όπως η BP και η ESSO ανέλαβαν τη διερεύνηση των περιοχές της Δυτικής Ελλάδας προχωρώντας σε βαθιές γεωτρήσεις με χρήση γεωλογικών μεθόδων με στόχο τα μεγάλα επιφανειακά αντίκλινα χωρίς όμως ανακαλύψεις. Συγκεκριμένα η BP έλαβε παραχωρήσεις στη περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας και η ESSO στη ΒΔ Πελοπόννησο, τη Ζάκυνθο και τους Παξούς. Κατά τη διάρκεια αυτή, συγκεκριμένα τη χρονική περίοδο μεγάλες εταιρίες εξερεύνησαν τον χώρου του Αιγαίου πελάγους με αποτέλεσμα ανακαλύψεις κοιτασμάτων. Πιο συγκεκριμένα, από εταιρίες όπως η Oceanic- Colorado, Conoco, Texaco κλπ που πραγματοποίησαν την εξερεύνηση του Αιγαίου πελάγους, η Oceanic-Colorado οδήγησε την εξερεύνηση αυτή σε τελικό εντοπισμό των κοιτασμάτων του Πρίνου και της Νότιας Καβάλας στο Θρακικό Πέλαγος. Συνολικά οι προαναφερθείσες εταιρίες, πραγματοποίησαν περισσότερες από 40 γεωτρήσεις σε ξηρά και θάλασσα αποτελώντας αρωγό στον εμπλουτισμό της γεωλογικής γνώσης της εκάστοτε περιοχής. Περνώντας στη δεκαετία του 70 η κρατική εταιρία Δημόσια Επιχείρηση Πετρελαίου ΔΕΠ ΑΕ και στη συνέχεια η θυγατρική της ΔΕΠ-ΕΚΥ, εκτέλεσαν χιλιόμετρα σεισμικών 2D και 100 χιλιόμετρα σεισμικών 3D καθώς και 74 συνολικά γεωτρήσεις βασισμένες στις σεισμικές έρευνες, ανακαλύπτοντας με αυτόν τον τρόπο τρία μικρά κοιτάσματα τα οποία είναι αναφορικά τα κοιτάσματα πετρελαίου στη θαλάσσια περιοχή του Δυτικού Κατάκολου (Δ. Πελοπόννησος), τα κοιτάσματα ασφάλτου στις Αλυκές Ζακύνθου, του φυσικού αερίου στην Επανομή Χαλκιδικής καθώς και συγκεντρώσεων βιογενούς αερίου στο Κατάκολο Ηλείας. Μετά από διαγωνισμό του Δημοσίου το κάποιες εταιρίες ανέλαβαν την διερεύνηση περιοχών όπως για παράδειγμα η Enterprise Oil που ανέλαβε την Ήπειρο και τη ΒΔ Πελοπόννησο και η Triton την 61

63 Αιτωλοακαρνανία και τον Δυτικό Πατραϊκό κόλπο με σεισμικά και γεωτρήσεις εντοπίζοντας αξιόλογες ενδείξεις υδρογονανθράκων. Ωστόσο η γεώτρηση στο Καλπάκι της Ηπείρου εγκαταλείφθηκε ημιτελείς για τεχνικού λόγους. Από τότε μέχρι και σήμερα υπήρξε αδράνεια στην Ε&Π Υ/Α κυρίως λόγω της διάλυσης της κρατικής ΔΕΠ-ΕΚΥ αλλά και έλλειψης πολιτικής βούλησης για συνέχιση της ερευνητικής δραστηριότητας με μοναδική εξαίρεση στασιμότητας, τις παραγωγικές δραστηριότητες στη περιοχή του Πρίνου. Μέχρι και σήμερα, από το σύνολο των ερευνητικών διεργασιών που έχουν λάβει χώρα, υπάρχουν κάποια δεδομένα ύπαρξης κοιτασμάτων. Τέτοια είναι τα κοιτάσματα πετρελαίου του Πρίνου, το κοίτασμα φυσικού αερίου της Νότιας Καβάλας και το κοίτασμα Έψιλον που διακόπηκε. Πέραν αυτών, εντοπίσθηκαν και άλλα κοιτάσματα όπως προαναφέρθηκαν: της Ζακύνθου, της Επανομής και του Δυτικού Κατάκολου που ανεβάζουν τις συνολικές ανακαλύψεις στην Ελλάδα σε 10 εκ των οποίων μόνο οι τέσσερις προχώρησαν σε εκμετάλλευση ενώ για την εκμετάλλευση των υπόλοιπων έξι είναι αναγκαία η περαιτέρω έρευνα. Ωστόσο η Ελλάδα δε μπορεί να χαρακτηριστεί ως ερευνηθείσα περιοχή όπως οι γείτονες χώρες εφόσον είναι πρακτικά ανεξερεύνητη τόσο σε βαθείς στόχους όσο και σε ρηχούς όπου μπορεί να υπάρξει βιοαέριο ΠΑΡΑΧΩΡΗΣΕΙΣ Στις αρχές της δεκαετίας του 60 ως τα μέσα της δεκαετίας του 70, πραγματοποιήθηκαν εκτεταμένες γεωλογικές έρευνες στην Ελλάδα και εκτελέστηκαν 17 γεωτρήσεις μικρού βάθους. Την ίδια περίοδο, μεγάλες εταιρείες πετρελαίων έλαβαν παραχωρήσεις, όπως η BP (Αιτωλοακαρνανία), ESSO (ΒΔ Πελοπόννησο, Ζάκυνθο, Παξοί), HUNT (Θεσσαλονίκη), TEXACO (Θερμαϊκός), CHEVRON (Λήμνος), ANSCHUTZ (Θεσσαλονίκη-Επανομή) και OCEANIC-COLORADO (Θρακικό πέλαγος), οι οποίες πραγματοποίησαν περισσότερες από 40 γεωτρήσεις σε ξηρά και θάλασσα, όπως αναφέραμε παραπάνω. Το 1975 αποφασίστηκε η ίδρυση του πρώτου Φορέα διαχείρισης των δικαιωμάτων του ελληνικού Δημοσίου στην αναζήτηση, έρευνα και εκμετάλλευση υδρογονανθράκων, η Δημόσια Επιχείρηση Πετρελαίου (ΔΕΠ Α.Ε.). Ταυτόχρονα ψηφίζεται ο νόμος περί υδρογονανθράκων Ν.468/76. Η περίοδος αυτή καλύπτει την έρευνα από τον εν λόγω φορέα, από την ίδρυση του μέχρι την έναρξη ισχύος του νόμου 2289/95 με βάση τον οποίο αναμορφώθηκε το θεσμικό καθεστώς αδειοδοτήσεων, οπότε άρχισαν, εκ νέου, οι παραχωρήσεις για έρευνες σε ξένες εταιρείες. Το 1985 ιδρύεται η ΔΕΠ ΕΚΥ θυγατρική της ΔΕΠ Α.Ε. Στις ΔΕΠ & ΔΕΠ- ΕΚΥ παραχωρήθηκαν από το Ελληνικό Δημόσιο 24 ερευνητικές άδειες σε περιοχές στην ξηρά και τη θάλασσα χωρίς διαγωνισμό. Το 1995 ψηφίζεται ο ν. 2289/95, ο οποίος αναμόρφωσε το αδειoδοτικό καθεστώς ενσωματώνοντας τη σχετική κοινοτική οδηγία 94/22/ΕC. Το 1996, πραγματοποιήθηκε ο πρώτος διεθνής γύρος παραχωρήσεων για 6 περιοχές. Μετά 62

64 από διεθνή διαγωνισμό παραχωρήθηκαν 4 περιοχές στη Δ. Ελλάδα: ΒΔ Πελοπόννησος & Αιτωλοακαρνανία στην εταιρεία Τriton και Ιωάννινα & Δ. Πατραϊκός κόλπος στη εταιρεία Enterprise Oil. Επενδύθηκαν 85 εκατ.. σε σεισμικές έρευνες και γεωτρήσεις. Οι έρευνες δεν απέδωσαν, αλλά και οι γεωτρήσεις δεν έφθασαν το βάθος που προέβλεπαν οι αρχικές συμφωνίες. Δεν διερευνήθηκαν δύο σημαντικοί στόχοι: Στα Ιωάννινα με την εγκατάλειψη της βαθιάς γεώτρησης (4.000 μ.) λόγω σοβαρών τεχνικών προβλημάτων από την εταιρεία Enterprise Oil και στο Δ. Πατραϊκό κόλπο όπου δεν εκτελέστηκε η προγραμματισμένη γεώτρηση λόγω αποχώρησης της εταιρείας Triton (εξαγορά από Amerada Hess). Οι εταιρίες αποχώρησαν το Μετά το 2001, δεν υπήρξε, για την επόμενη δεκαετία, οπότε άρχισαν να τίθενται οι βάσεις για τον περαιτέρω εκσυγχρονισμό του θεσμικού πλαισίου αδειοδοτήσεων για έρευνα και εκμετάλλευση υδρογονανθράκων, περαιτέρω ερευνητική δραστηριότητα. Το 2007, με τροπολογία στο ν (άρθρο 20) το Ελληνικό Δημόσιο ανακάλεσε όλες τις παραχωρήσεις στις ΔΕΠ/ΔΕΠ-ΕΚΥ/ΕΛΠΕ (μετά την ιδιωτικοποίηση της ΔΕΠ ΕΚΥ & την αλλαγή της μετοχικής σύνθεσης της ΕΛΠΕ ΑΕ), οι οποίες επανέρχονται στο Υπουργείο Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής (ΥΠΕΚΑ) πλην εκείνων στις οποίες η ΕΛΠΕ ΑΕ συμμετέχει στην ευρύτερη περιοχή του Πρίνου. Το νομικό πλαίσιο που διέπει τη διαδικασία αδειοδότησης στην αναζήτηση, έρευνα και εκμετάλλευση υδρογονανθράκων (ν. 2289/95), εκσυγχρονίστηκε πρόσφατα από την Ελληνική Κυβέρνηση με την ψήφιση του ν. 4001/2011 (Κεφάλαιο Β) και θεσπίστηκε ένα ελκυστικό επιχειρηματικό περιβάλλον. Το ΥΠΕΝ (πρώην ΥΠΕΚΑ) έχει ήδη προβεί στη διαδικασία Διεθνούς Δημόσιας Πρόσκλησης για συμμετοχή σε σεισμικές ερευνητικές εργασίες απόκτησης δεδομένων μη αποκλειστικής χρήσης εντός της θαλάσσιας ζώνης στη Δυτική και Νότια Ελλάδα. Σε δημόσια διαβούλευση βρίσκεται επίσης και η αναγγελία άμεσης παραχώρησης εκ μέρους του Ελληνικού Δημοσίου των δικαιωμάτων του για έρευνα και εκμετάλλευση υδρογονανθράκων με τη διαδικασία της «ανοικτής πρόσκλησης» (open door) σε τρεις περιοχές: Πατραϊκός κόλπος, Ιωάννινα και Δυτικό Κατάκολο ΕΞΕΛΙΞΗ ΔΕΠ Το 1955 με απόφαση της τότε κυβέρνησης, υπογράφεται η σύμβαση κατασκευής του διυλιστηρίου Ασπροπύργου, του πρώτου διυλιστηρίου πετρελαίου στην Ελλάδα. Η κατασκευή άρχισε το 1956 και δυο χρόνια αργότερα, το 1958, εγκαινιάζεται το νέο διυλιστήριο στον Ασπρόπυργο. Οκτώ χρόνια αργότερα, το 1966, εγκανιάζεται το διυλιστήριο της ESSO PAPPAS στη Δυτική Θεσσαλονίκη. Το 1975 ιδρύεται η Δημόσια Επιχείρηση Πετρελαίου Α.Ε. (Δ.Ε.Π.) και εξαγοράζεται από το Ελληνικό Δημόσιο η Ελληνικά Διυλιστήρια Ασπροπύργου Α.Ε. (ΕΛ.Δ.Α.). Το Δημόσιο ελέγχει πλήρως τη διύλιση, διάθεση και εμπορία διυλισμένων προϊόντων. Το το Δημόσιο εξαγοράζει τον όμιλο εταιρειών ESSO που 63

65 μετονομάζεται σε ΕΚΟ. Το 1985 ιδρύθηκε η ΔΕΠ-ΕΚΥ για την άσκηση των δικαιωμάτων του Δημοσίου στην έρευνα και εκμετάλλευση υδρογονανθράκων σε αντικατάσταση της παλαιάς ΔΕΠ Α.Ε., η οποία έγινε εταιρία χαρτοφυλακίου (holding company). Ακόμα ιδρύεται η Δημόσια Επιχείρηση Παροχής Αερίου Α.Ε. (Δ.Ε.Π.Α.) και η Δ.Ε.Π. αναλαμβάνει για λογαριασμό του Ελληνικού Δημοσίου τη διύλιση και διάθεση διυλισμένων προϊόντων στην εσωτερική αγορά και αποκτά τις μετοχές της ΕΛ.Δ.Α. και της Δ.Ε.Π.Α. Ως το 1997 απελευθερώνεται η αγορά πετρελαίου και η Δ.Ε.Π. αναλαμβάνει τη διύλιση και διάθεση προϊόντων για δικό της λογαριασμό μέσω των διυλιστηρίων ΕΛ.Δ.Α. και ΕΚΟ. Η Δ.Ε.Π. αποκτά τις μετοχές του ομίλου ΕΚΟ. Δ.Ε.Π. και ΕΛ.Δ.Α. συμμετέχουν στην ίδρυση της V.P.I., βιομηχανίας παραγωγής ρητίνης πολυαιθυλενίου στο Βόλο. Η ΔΕΠ-ΕΚΥ προχωρά σε εκχωρήσεις στη Δυτική Ελλάδα με συμμετοχή της στις κοινοπραξίες έρευνας TRITON και ENTERPRISE. Την επόμενη δεκαετία, ( ) οι θυγατρικές του ομίλου Δ.Ε.Π συγχωνεύονται και μετονομάζονται σε Ελληνικά Πετρέλαια. Κατά τα επόμενα χρόνια ο Όμιλος ΕΛ.ΠΕ. ιδρύει ή συμμετέχει σε θυγατρικές εταιρείες όπως η ΕΛ.ΠΕΤ. ΒΑΛΚΑΝΙΚΗ ΑΕ, μέσω της οποίας αποκτά το διυλιστήριο OKTA στα Σκόπια, η ΕΛ.ΠΕ. ΠΟΣΕΙΔΩΝ Ν.Ε., η GLOBAL Albania, η HELLENIC PETROLEUM CYPRUS, η EKO Serbia AD, η Jugopetrol AD Kotor και η EKO Bulgaria, για την επέκταση των εμπορικών δραστηριοτήτων του Ομίλου σε Αλβανία, Κύπρο, Σερβία, Μαυροβούνιο και Βουλγαρία αντίστοιχα. Η εταιρεία ΠΕΤΡΟΛΑ ΕΛΛΑΣ Α.Ε.Β.Ε.,συγχωνεύεται στην ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΑ Α.Ε. μέσω της οποίας ο Όμιλος αποκτά το διυλιστήριο Ελευσίνας. Στα επόμενα χρόνια ακολουθούν κι άλλες συστάσεις θυγατρικών εταιρειών, όπως η ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Α.Ε., με σκοπό τη δραστηριοποίηση του Ομίλου στον τομέα παραγωγής και εμπορίας ηλεκτρικής ενέργειας. Από το , με στόχο την ενδυνάμωση της θέσης του Ομίλου στην εγχώρια αγορά πετρελαιοειδών και την περαιτέρω ανάπτυξη της λιανικής εμπορίας, η BP HELLAS μεταβιβάζει τα εμπορικά δικαιώματά της στην Ελλάδα στα ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΑ, συμπεριλαμβανομένων του δικτύου πρατηρίων καυσίμων, αποθηκευτικών χώρων, καθώς και εμπορικών και βιομηχανικών πελατών ενώ ολοκληρώνονται οι εργασίες ανέγερσης νέων μονάδων στο διυλιστήριο της Θεσσαλονίκης. Παράλληλα, ολοκληρώνεται η μεγαλύτερη ιδιωτική βιομηχανική επένδυση στην Ελλάδα, που αφορά στον εκσυγχρονισμό και την αναβάθμιση του διυλιστηρίου Ελευσίνας. Μετά την επιτυχή έναρξη της εμπορικής του λειτουργίας, το νέο διυλιστήριο υποστηρίζει ουσιαστικά την κερδοφορία του Ομίλου, ενώ παράλληλα προσφέρει πολλαπλά οφέλη για το περιβάλλον, την απασχόληση και την εθνική οικονομία. 64

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΗΝ ΔΥΤΙΚΗ ΕΛΛΑΔΑ 5.1. ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΖΩΝΩΝ ΙΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΟΥΛΙΑΣ Στη Δυτική Ελλάδα εξαπλώνονται οι εξωτερικές Ελληνίδες οι οποίες αποτελούν τμήμα της Αλπικής οροσειράς και δημιουργήθηκαν κατά τη σύγκρουση των δύο ηπειρωτικών περιθωρίων : Αφρικής και Ευρασίας. Η σύγκρουση αυτή είχε ως επακόλουθο τη καταβύθιση του ωκεανού της Τηθύος στις αρχές του Ιουρασικού, ο οποίος βρισκόταν στη περιοχή της σημερινής Μεσογείου. Οι εξωτερικές Ελληνίδες καλύπτουν περιμετρικά το μεγαλύτερο τμήμα της Ελληνικής χερσονήσου ξεκινώντας από τα Ελληνοαλβανικά σύνορα με κατεύθυνση ΒΔ-ΝΑ, καμπυλώνουν στη περιοχή Κρήτης όπου η διεύθυνση μετατρέπεται σε Δ-Α και καταλήγουν στη Τουρκία, περνώντας από τη Ρόδο με διεύθυνση ΝΔ-ΒΑ, συνεχίζοντας ως Ταυρίδες οροσειρές στη ΝΔ Τουρκία. Οι Εξωτερικές Ελληνίδες, αποτελούν το παθητικό περιθώριο του οποίου κύριο χαρακτηριστικό είναι η συνεχής ιζηματογένεση κατά τη περίοδο Μεσοζωικού έως και Ηωκαίνου την οποία ακολούθησαν ορογενετικές κινήσεις με αποτέλεσμα τον σχηματισμό των Εξωτερικών Ελληνίδων. Οι εξωτερικές αυτές Ελληνίδες αποτελούν την εξωτερική πλατφόρμα των Ελληνίδων Η1 και περιλαμβάνουν τις εξής ενότητες: Προαπούλια ή Παξών, Μάνης, Δυτικής Κρήτης, Ιόνια, Γαβρόβου-Πύλου, Τρίπολης, Αμοργού, Όλυμπου-Αλμυροπόταμου-Κερκετέα, Αττικής, Άρνας, Σητείας, Λαέρμων. Απο τις παραπάνω, στην εργασία αυτή θα μας απασχολήσουν δύο ενότητες, η Προαπούλια ή Παξών και η Ιόνια, λόγω γεωγραφικής τους θέσης, εφόσον θα εστιάσουμε στη περίπτωση της Δυτικής Ελλάδας. Η Ιόνια ζώνη αντιστοιχεί στη λεκάνη (εφελκυστική) και η Προαπούλια στην ζώνη μετάβασης (κατωφέρεια) προς την Απούλια πλατφόρμα. Η Απούλια πλατφόρμα αποτελεί την ασθενώς παραμορφωμένη προχώρα των εξωτερικών Ελληνίδων ΓΕΩΛΟΓΙΑ Ξεκινώντας από την εξωτερικότερη ενότητα των Ελληνίδων, ονόματι ενότητα Παξών ή Προ-Απούλια, καλύπτεται ένα μεγάλο κομμάτι της Δυτικής Ελλάδας και συγκεκριμένα του Ιονίου πελάγους, εφόσον εμφανίζεται σε Παξούς (καθ ολοκληρία), Δυτική Λευκάδα, Κεφαλλονιά και Δυτική Ζάκυνθο (Renz, 1995, Papanikolaou, 2015). Λέγεται και Προ-Απούλια (Aubouin, 1959), διότι αποτελεί πλευρική συνέχεια του υβώματος της Απούλιας στην Ιταλία και δεν είναι καθαρό ύβωμα στην Ελλάδα αλλά και κλιτύς, δεδομένου ότι έχει πολλούς ορίζοντες από 65

67 μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθους, ενώ καθαρή πλατφόρμα γίνεται στη Νότια Ιταλία (Papanikolaou, 2015). Η ονομασία Προ-Απούλια, δόθηκε λόγω της ολοφάνερης λιθολογικής αντιστοιχίας μεταξύ Απούλιας και Παξών καθώς και λόγω του ότι το πέρασμα ανάμεσα σε Παξούς - Απούλια δεν αντιστοιχεί σε κάποια τεκτονική επαφή στη περιοχή του βορείου Ιονίου, το οποίο δίνει έναυσμα για αυτόν τον χαρακτηρισμό της. Ωστόσο η χρήση του όρου αυτού (Προ-Απούλια) προδικάζει τη παλαιογεωγραφική σύνδεση με την Απούλια, γεγονός που εφόσον αυτή δεν είναι απόλυτα σίγουρη, συνιστά λόγο αποφυγής χρήσης του όρου αυτού (Papanikolaou, 2015). Από γεωτεκτονική άποψη, η ενότητα αυτή αποτελεί την προχώρα των Ελληνίδων δηλαδή η τελευταία από τις διαδοχικές επωθήσεις που βλέπουμε στην περιφέρεια του Ελληνικού τόξου στα δυτικά, είναι αυτή που φέρνει την Ιόνια από τα ανατολικά, πάνω στην ενότητα των Παξών (Papanikolaou, 2015). Η επώθηση αυτή μπορεί να παρατηρηθεί από τη Δυτική Λευκάδα στην Ανατολική Κεφαλλονιά και στην Ανατολική Ζάκυνθο ενώ Δυτικά και βόρεια του ρήγματος της Κεφαλλονιάς, η ενότητα των Παξών επωθείται στην Απουλία ενώ νοτιότερα του ρήγματος, η δομή είναι πιο πολύπλοκη. Γνωρίζουμε ωστόσο ότι δυτικά από τα Επτάνησα έχουμε το μέτωπο της κίνησης όλων των Ελληνίδων κατά μήκος της Ελληνικής τάφρου πάνω στον ωκεάνιο πυθμένα της Ιόνιας. Στη πραγματικότητα λοιπόν προχώρα αποτελούν τα πετρώματα του Ωκεανού της Ανατολικής Μεσογείου, της Αφρικανικής πλάκας, δυτικά της Ελληνικής τάφρου και συνεπώς η ενότητα των Παξών αποτελεί μια σχετικά αυτόχθονη ενότητα, πράγμα που τη διαφοροποιεί από τις υπόλοιπες Ελληνίδες που είναι αλλόχθονες. Εικόνα 18: Γεωγραφική- Τεκτονική απεικόνιση της ενότητας των Παξών σε σχέση με τις γειτονικές ενότητες. Η ενότητα αυτή συνιστά τη μεταβατική ενότητα από την Ιόνια αύλακα στο ύβωμα της Απουλίας ενώ στρωματογραφικά πρόκειται για μια νηριτική ανθρακική ακολουθία από το Ιουρασικό το οποίο εμφανίζεται μόνο στη Λευκάδα, έως το Μειόκαινο. Αποτελεί δηλαδή μια ασβεστολιθική ακολουθία που χαρακτηρίζεται από αποθέσεις κατωφέρειας με (μίκρο-) λατυποπαγείς ασβεστόλιθους να εναλλάσσονται με πελαγικούς. Μια διαφορά που παρουσιάζεται στην ενότητα αυτή, είναι ο φλύσχης ο οποίος δεν είναι τυπικός. Στο Ακουιτάνιο, εμφανίζονται μαργαϊκοί σχηματισμοί και τουρβιδιτικοί ασβεστόλιθοι που εναλλάσσονται με λατυποπαγείς ασβεστόλιθους, που 66

68 υποκαθιστούν τη τυπική φλυσχική ιζηματογένεση όλων των άλλων γεωτεκτονικών ενοτήτων (Papanikolaou, 2015). Αμέσως μετά, στο Βουρδιγάλιο και στο Μέσο Μειόκαινο, επικρατούν σχηματισμοί οι οποίοι εξακριβώνουν την ύπαρξη μη τυπικού φλύσχη όπως άργιλοι και μάργες που στερούνται όμως ορίζοντες ψαμμιτών. Η ενότητα αυτή, τεκτονίστηκε στο Μειόκαινο ενώ στη Κεφαλλονιά ο τεκτονισμός αυτός εντοπίζεται στο όριο Μειόκαινου- Πλειόκαινου (Νικολάου, 1986). Άξια αναφοράς και περιγραφής, είναι η στρωματογραφική κολώνα της ενότητας των Παξών στη Ζάκυνθο η οποία κλείνει με γύψους Μεσσηνίου, λίγο πάνω από τους οποίους έρχονται με τεκτονική επαφή οι Τριαδικοί γύψοι της Ιόνιας ενότητας στη χερσόνησο του Σκοπού (Νικολάου 1986, Papanikolaou, 2015). Είναι σημαντικό ότι το ενδοπλειοκαινικό χρονοστρωματογραφικό κενό ανάμεσα στον τεκτονισμό των στρωμάτων του Μεσσήνιου - Κατώτερου Πλειόκαινου (μεσσήνιοι εβαπορίτες και αμέσως στρωματογραφικά υπερκείμενα στρώματα του Κατώτερου Πλειόκαινου της φάσης Trubi και υπερκείμενων μαργών) και των σε ασυμφωνία (δυσυμφωνία)ευρισκόμενων απαραμόρφωτων στρωμάτων του Αννώτερου Πλειόκαινου - Μέσου Πλειοστόκαινου είναι μόλις 1-2 Μα (Papanikolaou et al., 2010). Το νησί της Ζακύνθου, αποτελεί τη μοναδική περίπτωση όπου μπορούμε να βρούμε μια σχεδόν πλήρη στρωματογραφική τομή του Μειοκαίνου, πάχους αρκετών εκατοντάδων μέτρων (Dermitzakis 1978, Νικολάου 1986). Έχουμε λοιπόν μια στρωματογραφική ενότητα η οποία ξεκινάει με εβαπορίτες, δολομίτες, νηριτικούς ασβεστόλιθους και αργιλικούς σχίστες ηλικίας Μέσο Τριαδικο - Μέσο Ιουρασικό. Μέχρι και το Ανώτερο Ιουρασικό έχουμε παρουσία νηρητικών ασβεστόλιθων με παρεμβολές πυριτικών σχιστών και μαργών. Η ανθρακική ιζηματογένεση συνεχίστηκε αδιάκοπα σε όλο το Κρητιδικό και Παλαιογενές με την εμφάνιση πελαγικών απολιθωμάτων στο Κάτω Κρητιδικό (πχ orbitolina, orbitoides, globotruncana), ενώ στο Αν. Κρητιδικό η πλατφόρμα αλλάζει διαμορφώνεται και αρχίζει να αποκτά μεταβατικούς προς τη λεκάνη χαρακτήρες καταλήγοντας στο Παλαιογενές με μικρολατυποπαγείς ασβεστόλιθους με εναλλαγές πυριτικών πελαγικών ασβεστόλιθων. Χαρακτηριστικό είναι, όπως προαναφέρθηκε, το κλείσιμο της στρωματογραφικής στήλης που δε γίνεται με την απόθεση φλύσχη αλλά μαργών και μαργαικών ασβεστόλιθων. Ωστόσο από τα αλπικά ιζήματα που περιγράφηκαν, μόνο αυτά που αποτέθηκαν μετά το Μ. Κρητιδικό βρίσκονται σε επιφανειακές εμφανίσεις ενώ όλα τα παλαιότερα διαπιστώθηκαν με βαθιές γεωτρήσεις που έγιναν για την έρευνα πετρελαίου. 67

69 Εικόνα 19: Στρωματογραφική στήλη Προαπούλιας ενότητας (Karakitsios & Rigakis, 2007). Μια ίσως αντίστοιχη των Παξών ενότητα, είναι το Καστελόριζο Αυτή η ενότητα είναι μια ενότητα κλειδί για τη γεωτεκτονική της Ανατολικής Μεσογείου, διότι βρίσκεται στην καμπή που σχηματίζει το ελληνικό τόξο με εκείνο της Κύπρου και των Ταυρίδων. Πολλοί τη θεωρούν ομόλογη με την ενότητα των Παξών λόγω λιθοστρωματογραφικών ομοιοτήτων και τεκτονικής θέσης με τη διαφορά όμως ότι η ενότητα των Παξών είναι σχετικά αυτόχθονη στα Ιόνια νησιά ενώ η ενότητα του Καστελλόριζου που αντιστοιχεί στην ενότητα Bey Daglari της Νοτιοδυτικής Μικράς Ασίας, αποτελεί ένα τεράστιο τεκτονικό παράθυρο ανάμεσα στα καλύμματα της Λυσίας από Βόρεια- Βορειοδυτικά, που είναι αντίστοιχα των Ελληνίδων και στα καλύμματα της Αττάλειας από ανατολικά- νοτιοανατολικά που δεν υπάρχουν αντίστοιχα τους στο Ελληνικό τόξο. (Papanikolaou, 2015). Όσον αφορά την Ιόνια ενότητα αυτή καταλαμβάνει το μεγαλύτερο τμήμα της δυτικής ηπειρωτικής Ελλάδας (Ήπειρος, Αιτωλοακαρνανία), την νήσο Κέρκυρα και τμήματα των υπόλοιπων Ιονίων νησιών, καθώς και την ΒΔ Πελοπόννησο ενώ οι εμφανίσεις της συνεχίζουν και υποθαλάσσια στο Ιόνιο πέλαγος καθώς και βόρεια στην Αλβανία. Η ενότητα αυτή αποτελεί την αμέσως πιο εσωτερική ενότητα, μετά από εκείνη των Παξών, των εξωτερικών Ελληνίδων. Από τεκτονικής άποψης η ενότητα αυτή επωθείται δυτικά στην ενότητα Παξών και ανατολικά στην Ήπειρο 68

70 επωθεί την ενότητα της Πίνδου, ενώ πιο νότια επωθείται από την ενότητα Γαβρόβου και μοιράζονται τη φλυσχομόλασσα Ηπείρου - Ακαρνανίας. Από την λεπτομερή στρωματογραφική και ιζηματολογική ανάλυση της Ιονίου ζώνης (Karakitsios 1992,1995, Karakitsios & Rigakis 2007) προκύπτουν τα ακόλουθα στρωματογραφικά και παλαιογεωγραφικά στοιχεία. Συγκεκριμένα, πριν το Μέσο Λιάσιο, ο Ιόνιος χώρος αποτελούσε τμήμα μιας νηριτικής πλατφόρμας, στο Νότιο περιθώριο της Τηθύος, η οποία κάλυπτε σχεδόν όλη την Δυτική Ελλάδα. Τα παλαιότερα γνωστά στρώματα αυτού του χώρου είναι οι εβαπορίτες του Ανώτερου Τριαδικού (Κάρνιο). Ο υπερκείμενος των εβαποριτών σχηματισμός είναι οι ασβεστόλιθοι Φουσταπήδημα οι οποίοι είναι μαύροι υπολιθογραφικοί ασβεστόλιθοι και σημαδεύουν το τέλος των ευνοϊκών συνθηκών για την απόθεση θειικών αλάτων (εβαποριτών) και την έναρξη της θαλάσσιας ιζηματογένεσης στον Ιόνιο χώρο. Η πανίδα των τρηματοφόρων που παρατηρήθηκαν στους ασβεστολίθους αυτούς δείχνει ότι είναι ηλικίας Λαδίνιο - Ραίτιο. Ένας σχηματισμός μικρού πάχους από αργιλικούς ασβεστόλιθους με θραύσματα ηφαιστειακών πετρωμάτων παρεμβάλλεται τεκτονικά μεταξύ ασβεστολίθων Παντοκράτορα και των υποκείμενων ασβεστολίθων Φουσταπήδημα. Οι ασβεστόλιθοι Παντοκράτορα είναι πλούσιοι σε φύκη Κάτω ως Μέσης Λιάσιας ηλικίας, δείχνουν ιζηματογένεση πολύ μικρού βάθους (ενδοπαλιρροϊκό περιβάλλον) και αποτελούν τα προταφροσιγενή ιζήματα της Ιόνιας σειράς πάχους μεγαλύτερο από 1000μέτρα. Στο Πλιενσβάχιο η αρχική πλατφόρμα υπέστη εφελκυσμό που προκάλεσε τον τεμαχισμό και την έναρξη της γενικής βύθισης όλου του Ιόνιου χώρου (έναρξη σχηματισμού της λεκάνης) όπως το δείχνουν οι σχίστες με Ποσειδώνιες και οι ασβεστόλιθοι Σινιών και Λούρου που περικλείουν αμμωνίτες του Δογγέριου - Κατώτερου Μαλμίου. Υπερκείμενοι αυτών των μεταβατικών φάσεων είναι οι ασβεστόλιθοι Βίγλας οι οποίοι σηματοδοτούν την ομογενοποίηση των συνθηκών ιζηματογένεσης. Ο σχηματισμός αυτός, είναι ηλικίας Μάλμιο - Κατώτερο Σενώνιο με Calpionelles στην βάση και Globotrucanes στην οροφή και οι λατυποπαγείς ασβεστόλιθοι σε εναλλαγή με πελαγικούς ασβεστόλιθους και με βενθονική πανίδα από επαναϊζηματογένεση (θράυσματα ρουδιστών) ηλικίας Σενώνιο - Ηώκαινο. Η στρωματογραφική κολώνα της Ιόνιας ενότητας κλείνει με τυπικό φλύσχη, σε αντίθεση με την ενότητα των Παξών, με χαρακτηριστική έναρξη φλυσχογένεσης στο Ανώτερο Ηώκαινο ως τη βάση του Ολιγοκαίνου. Ο φλύσχης εδώ είναι πολύ μεγάλου πάχους και στο σύγκλινο Ηπείρου - Ακαρνανίας απαντούν τα μεγαλύτερα πάχη, 6000μ δίπλα από το μέτωπο της επώθησης της Πίνδου. 69

71 ΕΙΚΟΝΑ 20: Στρωματογραφική στήλη Ιόνιας ενότητας (Karakitsios & Rigakis, 2007). Η Ιόνια ζώνη λοιπόν, είναι η μοναδική από τις μεγάλες ισοπικές ζώνες η οποία έχει αλλάξει το βασικό παλαιογεωγραφικό της χαρακτήρα από νηριτική σε πελαγική κατά τη διάρκεια της προορογενετικής εξέλιξης του αλπικού κύκλου. Αυτή η διαφοροποίηση ήταν αποτέλεσμα ενός εφελκυστικού επεισοδίου που πιθανά συνδέεται με το άνοιγμα του ωκεανού της Τηθύος. Πιο συγκεκριμένα, μέχρι το Λιάσιο οι ενότητες Παξών, Μάνης, Ιονίου, Γαβρόβου, Τρίπολης αποτελούσαν μια ενιαία ανθρακική πλατφόρμα όπου είχαμε ίδια πετρώματα και ίδια φάση. Από το Δογγέριο ο χώρο της Ιόνιας βαθαίνει, ενώ οι Παξοί και το Γάβροβο συνεχίζουν να δέχονται νηριτικά ιζήματα. Στο Ανώτερο Λιάσιο φαίνεται ότι η ως τότε ενιαία πλατφόρμα έσπασε και βάθυνε, το γεγονός αυτό μάλλον συνδέεται με τη διάνοιξη του ωκεανού και τη δημιουργία τυπικών οφιολίθων στις πιο εσωτερικές ζώνες. Ο μηχανισμός της ταφροποίησης έγινε με δημιουργία κάποιων συνιζηματογενών ρηγμάτων που άρχιζαν σταδιακά να βυθίζουν ένα τμήμα της ενιαίας,ως τότε, πλατφόρμας. Η διαφορική αυτή βύθιση επιμέρους υπολεκανών της αύλακας σε συνδυασμό με φαινόμενα αλατοκίνησης των εβαποριτών στη βάση της ενότητας, οδήγησαν σε σημαντικές πλευρικές μεταβολές στη φάση των ιζημάτων και στο πάχος των σχηματισμών (Νικολάου 1986). Να σημειώσουμε ότι η άνω-ηωκαινική - ολιγοκαινική συμπιεστική τεκτονική του τόξου επαναδραστηριοποίησε τις παλιές εφελκυστικές δομές της μεσο-ιουρασικής ταφροποίησης της Ιόνιας και δημιούργησε ευνοϊκές συνθήκες για πετρελαιοφορία (Karakitsios, 1995). 70

72 ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΖΩΝΩΝ ΙΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΑΠΟΥΛΙΑΣ Η αντίληψη για την ύπαρξη πετρελαίου στη Δυτική Ελλάδα, παρόλο που η επιστημονική έρευνα και γνώση ήταν περιορισμένη, ήταν έντονη. Αυτό οφειλόταν στις πολυάριθμες επιφανειακές ενδείξεις πετρελαίου όπως για παράδειγμα η πηγή του Ηροδότου στο έλος Κερί Ζακύνθου, ενδείξεις στη Κυλλήνη στη ΒΔ Πελοπόννησο, ενδείξεις στην Ήπειρο κλπ. Η μεταγενέστερη συστηματική έρευνα από το 1960 μέχρι σήμερα (IGRS-IFP 1966, BP 1971, Νικολάου 1986, Karakitsios 1992, 1995, Karakitsios & Rigakis 1996, Rigakis & Karakitsios 1998, Karakitsios et al. 2001, Karakitsios & Rigakis 2007), έδειξε ότι η Δυτική Ελλάδα χαρακτηρίζεται από πλούσια και σημαντικού πάχους μητρικά πετρώματα πετρελαίου. Τα μητρικά πετρώματα αυτά εντοπίζονται συγκεκριμένα στην Ιόνια ζώνη και την ζώνη των Παξών (ή Προαπούλια). Ωστόσο για τη διαβεβαίωση της ύπαρξης πιθανών εκμεταλλεύσιμων κοιτασμάτων στις ζώνες αυτές απαιτείται ο προσδιορισμός των πετρελαϊκών συστημάτων αυτής της περιοχής, δηλαδή του εκάστοτε μέρους τους. Εικόνα 21: Απλοποιημένες Λιθοστρωματογραφικές κολώνες Εξωτερικών Ελληνίδων με μητρικά πετρώματα και ταμιευτήρες (Δημοσίευση από Νικολάου, 2013). Ξεκινώντας από τα μητρικά πετρώματα της Δυτικής Ελλάδας, αυτά μπορεί να είναι τα εξής: 1. Οι αργιλικοί ορίζοντες εντός των υπεδαφικών εβαποριτών και των δυο ζωνών δηλαδή Ιόνιας και Παξών (Σχηματισμός Burano στην περιανδριατική ζώνη). 2. Οι κατώτεροι σχίστες με Ποσειδώνιες της Ιόνιας ζώνης 71

73 3. Οι ανώτεροι σχίστες με Ποσειδώνιες της Ιόνιας ζώνης 4. Οι πλούσιες οργανικές φάσεις του Κρητιδικού της Ιόνιας ζώνης (Σχίστες Βίγλας) 5. Οι μαργαικοί ασβεστόλιθοι του Αν. Ιουρασικού στη ζώνη των Παξών 6. Μέσο-Ανω Μεικαινικά ιζήματα υπερκείμενα της ενότητας των Παξών. Πιο αναλυτικά, οι αργιλικοί ορίζοντες (1) εντός των υπεδαφικών εβαποριτών των ζωνών Παξών και Ιόνιας είναι γνωστοί από γεωτρήσεις και έχουν ηλικία Τριαδικό - Κάτω Ιουρασικό. Οι Τριαδικοί αυτοί σχηματισμοί έχουν ιδιαίτερη σημασία σαν μητρικό πέτρωμα υδρογονανθράκων στην Ήπειρο, καθότι θραύσματα αργιλικών ενδιαστρώσεων πλούσιων σε οργανικό υλικό έχουν εντοπισθεί σε Τριαδικά λατυποπαγή που αποτελούν την επιφανειακή έκφραση των υπεδαφικών εβαποριτών (Νικολάου 1986, Rigakis & Karakitsios 1998, Karakitsios & Rigakis 2007). Τα Τριαδικά λατυποπαγή συνδέονται γενετικά με τους υπεδαφικούς εβαπορίτες, αλλά έχουν πλέον υποστεί μεγάλες λιθολογικές τροποποιήσεις λόγω διάλυσης και κατάρρευσης των πρωτογενών εβαποριτών (Karakitsios & Pomoni-Papaioannou 1998). Εντός της αρχικής λεκάνης εβαποριτογένεσης, αργιλικοί ορίζοντες αποτέθηκαν και στη συνέχεια παρασύρθηκαν σε μορφή αργιλικών θραυσμάτων πλούσιων σε οργανικό υλικό κατά την ορογένεση προς τα ανώτερα τμήματα, μέσω διαπειρικών διεισδύσεων στις ρηξιγενείς ζώνες της Δυτικής Ελλάδας. Η διαδικασία σχηματισμού των λατυποπαγών εβαποριτικής διάλυσης- κατάρρευσης προκάλεσε επίσης τον κατακερματισμό των πλούσιων σε οργανικό υλικό αργιλικών οριζόντων της εβαποριτικής σειράς, οι οποίοι σήμερα απαντούν σαν αργιλικά θραύσματα εντός των Τριαδικών λατυποπαγών (Karakitsios & Pomoni- Papaioannou 1998, Rigakis & Karakitsios 1996, 2007). Το οργανικό υλικό των θραυσμάτων παίζει πρωτεύοντα ρόλο στο καθορισμό του συγκεκριμένου σχηματισμού ως μητρικό πέτρωμα, εφόσον προέρχεται από πλαγκτονική λιμναία βιομάζα και παράγει υγρούς υδρογονάνθρακες, ενώ χαρακτηρίζεται από πολύ καλή δυναμικότητα πετρελαιογένεσης (Karakitsios & Rigakis 2006, 1998). Ωστόσο, το σπουδαιότερο μητρικό πέτρωμα της Βόρειο-Δυτικής Ελλάδας αποτελούν οι κατώτεροι σχίστες με Ποδειδώνιες (2) της Ιόνιας ενότητας. Πρόκειται για σχηματισμό με ηλικία που προσδιορίστηκε στο Τοάρσιο και αποδείχθηκε από μελέτες βασιζόμενες σε αμμωνίτες και συναθροίσεις ναννοαπολιθωμάτων (Karakitsios 1990, 1992, Baldanza & Mattioli 1992, Kafousia et al. 2014). Αποτελείται από πελαγικές φυλλώδεις μάργες, πυριτικούς αργιλίτες και μαργαϊκούς ασβεστόλιθους που παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις στο πάχος τους και φιλοξενούν μαργαϊκούς και αργιλικούς ορίζοντες πλούσιους σε οργανικό άνθρακα και η περιεκτικότητα τους σε οργανικό υλικό κυμαίνεται από 1 έως 1,95 %. Η συσσώρευση καθώς και η διατήρηση του είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη γεωμετρία της Ιόνιας λεκάνης, η οποία ευνόησε τη στασιμότητα των υδάτων με συνέπεια την επικράτηση τοπικών ευξεινικών συνθηκών στα ύδατα του πυθμένα, κατά τη συνταφροσιγενή περίοδο. Οι ανοξικές αυτές συνθήκες επηρεάστηκαν ωστόσο και από το ανοξικό γεγονός του Κατώτερου Τοάρσιου το οποίο καταγράφηκε με την απόθεση των πλουσιότερων σε οργανικό υλικό φυλλώδων μαργών στη βάση του σχηματισμού (Karakitsios 1995, Karakitsios & Rigakis 2007, Karakitsios et al. 2010). Το οργανικό αυτό υλικό που βρίσκεται στη βάση του σχηματισμού προέρχεται από πλαγκτονική θαλάσσια και 72

74 λιμναία βιομάζα που παράγει υγρούς υδρογονάνθρακες, είναι ώριμο ή κοντά στο όριο ωριμότητας και χαρακτηρίζεται καλής έως πολύ καλής δυναμικότητας πετρελαιογένεσης (Karakitsios & Rigakis 1996, Rigakis & Karakitsios 1998). Στην Ιόνια ζώνη, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν και οι Ανώτεροι σχίστες με Ποσειδώνιες (3) οι οποίοι αποτελούνται από πυριτικά στρώματα σε εναλλαγή με βιτουμενιούχες αργιλικές διαστρώσεις με οργανικό υλικό που κυμαίνεται από 1 έως 8,6 %. Ο σχηματισμός αυτός είναι δύσκολο να διαφοροποιηθεί από τον σχηματισμό (2) και έτσι συχνά εξετάζεται συνολικά ως αδιαφοροποίητοι σχίστες με Ποσειδώνιες και όταν αναφερόμαστε σε αυτούς, κάνουμε λόγο για το αθροιστικό δυναμικό των πετρελαϊκών χαρακτηριστικών και των δύο αυτών σχηματισμών (1,2). Ωστόσο, σε αντίθεση με τις πλούσιες οργανικές φάσεις του Κρητιδικού σε παγκόσμια κλίμακα, που συνδέονται κυρίως με οργανικό υλικό χερσαίας βιομάζας που παράγει αέριους υδρογονάνθρακες, στην Ιόνια ζώνη το οργανικό υλικό είναι πλαγκτονικής θαλάσσιας και λιμναίας βιομάζας που δίνει υγρούς υδρογονάνθρακες με καλή δυναμικότητα παραγωγής πετρελαίου (Rigakis & Karakitsios 1998). Συνεπώς, οι σχίστες Βίγλας (4), που αποτελούν τις πλούσιες οργανικές φάσεις του Κρητιδικού της Ιόνιας ζώνης χαρακτηρίζονται ως μητρικό πέτρωμα με ιζηματογενείς φάσεις πλούσιες σε οργανικό υλικό περιεκτικότητας που φτάνει το 44,5% κατά βάρος (Karakitsios et al. 2007). Πρόκειται για αργιλικές ενδιαστρώσεις μέσα σε Άπτιας-Κατώτερης Τουρώνιας ηλικίας αργιλοπυριτικά ιζήματα του σχηματισμού των ασβεστολίθων Βίγλας. Τα ιζήματα αυτά περικλείουν ορίζοντες πλούσιους σε οργανικό υλικό που εναλλάσσονται με στρώματα πυριτολίθων και ασβεστολίθων. Ερευνητές έδωσαν αρκετές εξηγήσεις για τη διατήρηση του οργανικού υλικού, όπως για παράδειγμα την άνοδο της στάθμης της θάλασσας που κορυφώθηκε στο κατώτερο Τουρώνιο, την έλλειψη μεγάλης κλίμακας ωκεάνιας κυκλοφορίας και τη παραγωγικότητα οργανισμών των επιφανειακών υδάτων. Η ανοξία που προκλήθηκε από τους παραπάνω παράγοντες, σε συνδυασμό με τη διατηρηθείσα λόγω αλατοκίνησης γεωμετρία των λεκανών της συνταφροσιγενούς περιόδου αποτελούν σημαντικό παράγοντα διατήρησης του οργανικού υλικού στα Κρητιδικά ιζήματα της Ιόνιας λεκάνης (Karakitsios 1995). Ωστόσο η ανοξία δεν αποτελεί ένα συγκεκριμένο γεγονός για την Ιόνια λεκάνη. Χωρίζεται σε τρία επιμέρους ανοξικά γεγονότα τα οποία έλαβαν χώρα από το Άπτιο έως την αρχή του Τουρώνιου (Tsikos et al. 2004, Karakitsios et al. 2007, Karakitsios et al. 2010) και εμπλούτισαν τις ιζηματογενείς φάσεις με οργανικό υλικό αρκετά μεγάλης περιεκτικότητας όπως προαναφέρθηκε. Εκτός από τους προαναφερθέντες υπεδαφικούς εβαπορίτες (1), καλά μητρικά πετρώματα στη ζώνη των Παξών αποτελούν και οι μαργαικοί ασβεστόλιθοι (5) του Άν. Ιουρασικού που χαρακτηρίζονται από οργανικό υλικό θαλάσσιας βιομάζας. Ωστόσο, στη ζώνη αυτή έχουν αναγνωριστεί και μικρότερης σημασίας μητρικά πετρώματα θαλάσσιας και χερσαίας βιομάζας, μέσα σε Μέσο- Άνω Μειοκαινικούς αργίλους (Karakitsios & Rigakis 2007). Πέραν των μητρικών πετρωμάτων, θα πρέπει να προσδιορισθούν και τα υπόλοιπα μέρη των πετρελαϊκών συστημάτων της Δυτικής Ελλάδας, ξεκινώντας από τα ταμιευτήρια πετρώματα. Στη Δυτική Ελλάδα, εντοπίζονται πετρώματα 73

75 ταμιευτήρες σε διάφορα επίπεδα της ασβεστολιθικής σειράς Μεσοζωικής - Τριτογενούς ηλικίας (ασβεστόλιθοι/ δολομίτες Παντοκράτορα, Σενωνίου, Παλαιοκαίνου- Ηωκαίνου). Στην Ιόνια ζώνη βρίσκονται τα ασβεστολιθικά λατυποπαγή του Ανώτερου Σενωνίου τα οποία στην Αλβανία αποτελούν σημαντικό ταμιευτήρα. Ο σχηματισμός αυτός, αντιστοιχεί σε ασβεστολιθικούς τουρβιδίτες διαφόρων λιθολογιών που κυμαίνονται από λεπτό- έως χονδρόκοκκες ακολουθίες στις οποίες παρεμβάλλονται κορηματορροές και παχιοί ορίζοντες συνιζηματογενούς πτύχωσης (Karakitsios 2013). Η ακολουθία αυτή, παρατηρείται ότι επεκτείνεται και στους ασβεστόλιθους του Παλαιοκαίνου- Ηωκαίνου της Ιόνιας ζώνης. Έτσι σε αρκετές περιπτώσεις το πορώδες τους φτάνει το 68% όπως για παράδειγμα στο υποθαλάσσιο πετρελαϊκό πεδίου στη περιοχή του Κατάκολου, που περιέχουν σημαντικές ποσότητες υδρογονανθράκων σε ταμιευτήρες αυτής της ηλικίας. Ψηλές τιμές πορώδους εμφανίζει και η παχιά ακολουθία των αποθέσεων κρητίδας του Ανώτερου Κρητιδικού στη ζώνη των Παξών, που την καθιστά ικανή με πολύ καλές προοπτικές να αποτελεί ταμιευτήριο πέτρωμα. Ενώ στα νησιά Παξοί και Αντίπαξοι έχουν βρεθεί αρκετά στρωματογραφικά επίπεδα με ασβεστολιθικές τουρβιδιτικές αποθέσεις που θα μπορούσαν να αποτελούν καλούς ταμιευτήρες (Karakitsios et al, 2010). Σε γενικές γραμμές το πρωτογενές πορώδες αναμένεται να είναι φτωχό και η διαπερατότητα χαμηλή. Όμως η ποιότητα των ταμιευτήρων εξαρτάται από την πυκνότητα των διακλάσεων και των διαρρήξεων και στην περίπτωση προϋπάρχουσας διάβρωσης, από την καρστικοποίηση (περίπτωση Δ. Κατακόλου). Γνωρίζουμε ότι ένας ταμιευτήρας για να είναι καλός θα πρέπει να έχει μεγάλο πορώδες. Στην περίπτωση της Δυτικής Ελλάδας αναμένεται σχετικά καλύτερο πορώδες, εφόσον πρόκειται για τεκτονισμένη περιοχή, με εφιππεύσεις και ρήγματα που έχουν δημιουργήσει δευτερογενές πορώδες και διαπερατότητα θραύσης. Όσον αφορά τα καλύμματα, αυτά αποτελούν αδιαπέρατους σχηματισμούς όπως είναι ο ολιγοκαινικός φλύσχης της Ιόνιας ενότητας, ο οποίος δρα ως φραγμός στις συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων της ανθρακικής σειράς. Επιπλέον, οι άργιλοι ηλικίας Ανωτέρου Μειοκαίνου και Πλειοκαίνου αποτελούν καλύμματα στην υποθαλάσσια περιοχή της Δυτικής Ελλάδας, όπου προηγήθηκε ανύψωση, διάβρωση και επανακαταβύθιση. Ωστόσο οι υπεδαφικοί εβαπορίτες αποτελούν το ιδανικό κάλυμμα για τις παγίδες που τυχόν υπάρχουν κάτω από τις εφιππευμένες ενότητες. Σε πολλές περιπτώσεις μητρικά πετρώματα, όπως για παράδειγμα οι Σχίστες με Ποσειδώνιες της Ιόνιας ενότητας, μπορούν να αποτελέσουν καλύμματα για το πετρέλαιο το οποίο μεταναστεύει καθοδικά από τα ίδια ή από άλλα μητρικά πετρώματα που βρίσκονται σε βαθύτερους στρωματογραφικούς ορίζοντες, όπως είναι οι εβαπορίτες. Στην ζώνη των Παξών, οι μειοπλειοκαινικές θαλάσσιες άργιλοι και μάργες που υπέρκειται των αλπικών ασβεστολίθων, αποτελούν επίσης καλό κάλυμμα για τις παγίδες υδρογονανθράκων. Τέλος, οι παγίδες αποτελούν σημαντικό μέρος των πετρελαϊκών συστημάτων. Στην περίπτωση της Δυτικής Ελλάδας, η ερμηνεία των παγίδων υδρογονανθράκων πραγματοποιείται συνδυάζοντας γνώσεις επιφανειακής γεωλογίας με τομές σεισμικής ανάκλασης. Στην Ιόνια ενότητα οι δύο κύριοι σχηματισμοί που λειτουργούν ως καλύμματα, όπως αναφέραμε και προηγουμένως, είναι ο Ολιγοκαινικός φλύσχης και οι υπεδαφικοί εβαπορίτες. Σε πιο αναλυτική βάση, 74

76 γνωρίζουμε ότι τα περισσότερα επιφανειακά αντίκλινα της Ιόνιας ζώνης σχηματίζουν υψηλά τοπογραφικά ανάγλυφα τα οποία έχουν υποστεί έντονη διάβρωση, με αποτέλεσμα οι σχηματισμοί του φλύσχη που μπορούν να αποτελέσουν καλά καλύμματα να έχουν εξαφανιστεί λόγω διάβρωσης. Συνεπώς, η όποια συσσώρευση πετρελαίου θα μπορούσε να παγιδευτεί σε δομές που ενσωμάτωναν αυτό το κάλυμμα να έχουν καταστραφεί λόγω της έκθεσής τους στην επιφάνεια. Αντιθέτως, μεγάλα επιφανειακά συγκλινόρια όπου στο εσωτερικό τους περιέχουν σχετικά μικρά αντίκλινα ή ρηξιγενείς δομές, μπορούν να αποτελέσουν παγίδες πετρελαίου, καθώς έχουν διαφύγει την διάβρωση του φλυσχικού καλύμματος. Το εσωτερικό συγκλινόριο Ηπείρου - Ακαρνανίας λόγω μεγάλης γεωγραφικής εξάπλωσης αλλά και λόγω της τεκτονικής σχέσης που υπάρχει μεταξύ Ιόνιας ζώνης και της παρακείμενης ανατολικά ενότητας του Γαβρόβου αναμένεται να περιέχει αρκετές μεγάλες αντικλινικές ή τεκτονικές δομές, οι οποίες αποτελούν πιθανές θέσεις συσσώρευσης πετρελαίου. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, υπό ορισμένες προϋποθέσεις είναι δυνατόν τα ίδια τα μητρικά πετρώματα να συμπεριφερθούν ως καλύμματα και να δημιουργήσουν παγίδες κάτω από αυτά (Σχίστες με Ποσειδώνιες Ιόνιας ενότητας). Οι προϋποθέσεις αυτές είναι το επαρκές πάχος του σχηματισμού και η κατάλληλη δομή. Οι σχίστες με Ποσειδώνιες έχουν επαρκές πάχος σε γενικές γραμμές και σχηματίζουν αντίκλινο πριν ή κατά την ωρίμανσή τους οπότε είναι δυνατόν να συγκεντρώνουν από κάτω τους πετρέλαιο. Τα πάχη της Ιόνιας σειράς, είναι σε μεγάλο βαθμό διπλασιασμένα τεκτονικά, μέσω μεγάλων εφιππεύσεων και επανήψεων οι οποίες συνοδεύονται από εβαποριτικές διεισδύσεις, με αποτέλεσμα την μεταφορά και επάλληλη τεκτονική υπέρθεση τμημάτων της σειράς. Αυτή η τεκτονική δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για τη δημιουργία παγίδων στην ανθρακική σειρά που βρίσκεται κάτω από τις βαθιές εφιππεύσεις. Η υποκείμενη ανθρακική σειρά στεγανοποιείται τόσο από τις εβαποριτικές διεισδύσεις όσο και από τον φλύσχη, της κατώτερης τεκτονικής ενότητας, που έχει απομείνει και συνεπώς δημιουργούνται πολύ πιθανές συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων. Τονίζεται ότι το μεγαλύτερο μέρος της πετρελαιογένεσης έλαβε χώρα μετά τα κύρια τεκτονικά γεγονότα που ήταν το κατώτερο Μειόκαινο για την Ιόνια ζώνη και μετά το κατώτερο Πλειόκαινο για την ζώνη Παξών, άρα μετά τον σχηματισμό των παγίδων. 75

77 Εικόνα 22,23. Γεωλογικές τομές Βορείου και Κεντρικού Ιονίου αντίστοιχα, οι οποίες παρουσιάζουν τα πιθανά πεδία υδρογονανθράκων. 76

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΑΝΑΛΟΓΑ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΛΒΑΝΙΑ-ΙΤΑΛΙΑ 6.1. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΛΒΑΝΙΑΣ Από γεωλογικής απόψεως η Αλβανία αποτελεί τµήµα της Αλπικής ορογένεσης στην Μεσόγειο και οριοθετείται από τις Δειναρίδες στα βόρεια και από τις Ελληνίδες στα νότια. Η γεωλογική δομή των Αλβανίδων περιλαμβάνει τις εσωτερικές Αλβανίδες στα ανατολικά και τις εξωτερικές Αλβανίδες στα δυτικά. Οι εξωτερικές Αλβανίδες χωρίζονται σε ανατολικές και δυτικές, και περιλαμβάνουν τις ζώνες Korabi (ΚΟ) - Πελαγονική, Mirdita (M), Gashi (G), τις Αλβανικές Άλπεις (A) ζώνη Παρνασσού- Γκιώνας και την ζώνη Krasta Cukali (KC) - Πίνδου. Οι εσωτερικές Αλβανίδες χαρακτηρίζονται από μαγματισμό και έντονο τεκτονισμό σε αντίθεση με τις εξωτερικές Αλβανίδες, οι οποίες δεν παρουσιάζουν τον μαγματισμό των εσωτερικών και περιλαμβάνουν πιο συχνά απαντόμενες δομές, παρόλα αυτά φαίνεται να επηρεάζονται έντονα από τις επωθήσεις στα δυτικά. Από τα ανατολικά προς τα δυτικά, οι εξωτερικές Αλβανίδες περιλαμβάνουν τις ζώνες Kruja (Kr) - Γαβρόβου, Ιόνιο (Ι) και Sazani (S) Προ-Απούλια. Στα κεντρικά της Αλβανίας, η περί-αδριατική ενότητα U1, επικαλύπτει την Ιόνιο ζώνη και μερικώς τη ζώνη Kruja. Προς τα δυτικά, η ενότητα U1, φαίνεται να ενοποιείται µε τη νότια Αδριατική λεκάνη η οποία υπέρκειται της Απούλιας πλατφόρμας. Οι τεκτονικές ζώνες στις Αλβανίδες έχουν μια διεύθυνση ΒΔ-ΝΑ και επωθούνται η μια πάνω στην άλλη µε διεύθυνση από τα Α προς ΝΔ. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις κατά τις οποίες εμφανίζονται οριζόντιες μετατοπίσεις που προκαλούν τοπικές περιστροφές στα μέτωπα, σχηματίζοντας ορογενετικά τόξα. Όσον αφορά τους Τριαδικούς εβαπορίτες, αυτοί αποτελούν ένα μέσο πάνω στο οποίο «γλιστράνε» οι σχηματισμοί προκειμένου να επωθηθούν στην συνέχεια. Σε τοπικό επίπεδο, αυτοί οι εβαπορίτες διαρρηγνύουν τις νεότερες τουρβιδιτικές αποθέσεις καθώς και τα μολασσικά ιζήματα και εμφανίζονται στην επιφάνεια ως αλατούχοι δόμοι, όπως στην περίπτωση του αλατούχου δόμου της Dumrea, καθώς και σε άλλες θέσεις στη νότια Αλβανία. Κύριο τεκτονικό χαρακτηριστικό των Αλβανίδων αποτελούν οι επωθήσεις που γίνονται µε τη βοήθεια των εβαποριτών. Στην εικόνα 24 φαίνεται πως τα ρήγματα Shkoder-Peje κοντά στα σύνορα Αλβανίας- Μαυροβούνιου καθώς και το ρήγμα Vlora-Elavasan, διαπερνούν τις δομές των Αλβανίδων µε ΝΔ-ΒΑ διεύθυνση. 77

79 ΕΙΚΟΝΑ 24: Γεωλογικός χάρτης Αλβανίας, στον οποίο απεικονίζονται οι γεωτεκτονικές της ενότητες και γεωλογικές τομές κατά μήκος των ρηγμάτων Ι,ΙΙ. Από στρωματογραφικής απόψεως, οι σχηματισμοί που απαντώνται στην Αλβανία ποικίλουν και έχουν ένα εύρος ηλικιών από το Παλαιοζωικό ως το Τεταρτογενές. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα της Αλβανίας έχουν Παλαιοζωική ηλικία και εντοπίζονται κυρίως στις εσωτερικές Αλβανίδες (ζώνη Korabi). Στην ζώνη Korabi αλλά και στην Ιόνιο ζώνη, υπάρχουν Περμοτριαδικοί εβαπορίτες, ενώ οφιολιθικά συμπλέγματα εντοπίζονται στις εσωτερικές Αλβανίδες και στη ζώνη Mirdita και έχουν ηλικία µέσω έως ανώτερο Ιουρασικό. Οι ανθρακικοί σχηματισμοί ηλικίας ανώτερου Τριαδικού έως Ηωκαινικοί, βρίσκονται τόσο στις εξωτερικές όσο και στις εσωτερικές Αλβανίδες, µε πάχος που κυμαίνεται από τα m. Στην Krasta-Cukali και Mirdita ζώνη έχουμε τουρβιδιτικές αποθέσεις του ανώτερου Ιουρασικού έως κατώτερου Κρητιδικού (παλαιότερες αποθέσεις) ενώ νεότερες αποθέσεις του Μαιστρίχιου έως Ηωκαίνου βρίσκονται στην ζώνη Krasta-Cukali και στις Αλβανικές Άλπεις. Στην Kruja και την Ιόνιο ζώνη, τα στρώµατα αποτέθηκαν κατά το Ολιγόκαινο, και το πάχος κυµαίνεται από τα m ενώ µειώνεται από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Στις εξωτερικές Αλβανίδες, ιδίως στο δυτικό τµήµα της Ιονίου και της Sazani ζώνης υπάρχουν Προ-Μολλασικοί σχηµατισµοί, Ακουιτάνιου έως κατώτερου Σεραβάλιου, τα πάχη των οποίων κυμαίνονται από 850m στα ανατολικά και φτάνουν τα m στα δυτικά. Οι σχηματισμοί αυτοί δεν αποτελούν τα πλέον εξωτερικά τµήµατα της µολλάσας, µε αποτέλεσμα να παρουσιάζουν ελαφρά πτυχωµένα τµήµατα (Δούτσος, 2000). Μολλασικοί σχηματισμοί μέσου Σεραβάλιου έως Τεταρτογενούς εξαπλώνονται στην Περί- Αδριατική ενότητα καθώς επίσης και στην νότια Αδριατική λεκάνη. Οι σχηματισμοί αυτοί αποτέθηκαν στα τελικά στάδια της ορογενετικής διαδικασίας. Η Περί- Αδριατική ενότητα δέχονταν υλικό των ήδη ανυψωµένων εσωτερικών ζωνών (εσωτερικές Αλβανίδες) του Ορογενούς. Οι σχηµατισµοί αυτοί εµφανίζονται µε ελάχιστες δοµές, καθώς βρίσκονται στα πλέον εξωτερικά τµήµατα του Ορογενούς (Δούτσος, 2000). 78

80 6.2. ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΛΒΑΝΙΑΣ Όπως ήδη αναφέραμε, η Ιόνια ενότητα προεκτείνεται Βόρεια της Ελλάδας, στην γειτονική Αλβανία. Στην συγκεκριμένη ζώνη έχουν ανακαλυφθεί αρκετά κοιτάσματα πετρελαίου όπως αυτό του Cakran αλλά και του Patos-Marinza, με αποθέματα πετρελαίου στη θέση (in place), 5 δις. βαρέλια (BANKERS corp., 2010), γεγονός το οποίο αποδεικνύει την τεράστια πετρελαιογένεση στην Ιόνια ζώνη και το εξαιρετικά μεγάλο δυναμικό της. Εικόνα 25: Γεωλογική τομή,cakran oil field (Νικολάου) ΕΙΚΟΝΑ 26: Γεωλογική τομή, Patos-Marinza (Νικολάου) Η Ιόνια ενότητα αντιπροσωπεύεται από αρκετές υποζώνες που είναι αντίκλινα ή σύγκλινα. Από τα ανατολικά προς τα δυτικά, μπορούμε να διακρίνουμε την συγκλινική ζώνη Permeti, την αντικλινική ζώνη Berati, την συγκλινική ζώνη Memaliaj, την αντικλινική ζώνη Kurveleshi και τέλος τις ζώνες Shushica και Cika που αντιστοιχούν σε μία συγκλινική και μια αντικλινική ζώνη. Η Ιόνια ενότητα, όπως έχουμε ήδη πει, στα ανατολικά βρίσκεται σε επαφή με την ζώνη Kruja (ενότητα Γαβρόβου στην Ελλάδα), ενώ στα δυτικά με την Απούλια πλατφόρμα. Κοιτάσματα πετρελαίου έχουν ανακαλυφθεί στις αντικλινικές ζώνες Kurveleshi και Berati αλλά και σε μολασσικά ιζήματα του Μειοκαίνου που καλύπτουν τους διαβρωμένους ασβεστόλιθους. Ωστόσο, το φυσικό αέριο εντοπίζεται στην Αδριατική λεκάνη. Σύμφωνα με την Energean Oil & Gas, την ως προς νότο εξέλιξη της Αδριατικής λεκάνης, μπορεί να αποτελέσει η περιοχή της Αιτωλοακαρνανίας στη Δυτική Ελλάδα. Γεωλογικές και γεωχημικές μελέτες έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι οι Αλβανίδες έχουν δύο πετρελαϊκά συστήματα, ένα της Ιόνιας ζώνης και ένα της Αδριατικής Λεκάνης. Οι δυο αυτές λοιπόν λεκάνες, έχουν αποδειχθεί γόνιμες για τη 79

81 παραγωγή πετρελαίου και αερίου, όχι μόνο στην Αλβανία άλλα και στην Ιταλία και τη Κροατία. Στην περιοχή Shpiragu, έρευνες που έγιναν, ανακάλυψαν πετρέλαιο σε βάθος περίπου 5000 μέτρων, όπου το είδος των ρευστών δεν είναι το ίδιο όπως στα Δυτικά της Ιόνιας ζώνης. Εικόνα 27: Γεωλογική τομή στο αντίκλινο Shpiragu. Το βόρειο τμήμα της αντικλινικής ζώνης Berati αποτελείται απο 3 ενότητες: τα τεκτονικά της μπλόκ (2 σε αριθμό), την διαπειρική δομή της Dumrea και το σύγκλινο Ballagati. Η διαπειρική δομή Dumrea, βρίσκεται σε συνέχεια με τις βόρειες αντικλινικές δομές της ζώνης Berati. Ο εβαποριτικός σχηματισμός της Dumrea είναι νεότερος του Άνω Τριαδικού. Στην δυτική και νότια περιφέρεια της διαπειρικής δομής εντοπίζονται τα πετρελαϊκά πεδία Kucova και Rase-Pekisht. Η αντικλινική ζώνη Berati έχει προσανατολισμό περίπου Δύση- Ανατολή, το οποίο οφείλεται στην διαπειρική δομή Durmea (Bandilli, 2002). Όσο για το σύγκλινο Ballagati, είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι η ανατολική του πλευρά βρίσκεται στις Ολιγοκαινικές αποθέσεις του φλύσχη και στον διαβρωμένο ασβεστόλιθο του αντικλίνου Kucova. Πετρελαϊκό πεδίο Kucova: Είναι το παλαιότερο πετρελαϊκό πεδίο στην Αλβανία με σημαντικά αποθέματα πετρελαίου, τα οποία ανακαλύφθηκαν και άρχισαν να εκμεταλλεύονται το Σε γενικές γραμμές 3 σχηματισμοί συμμετέχουν στην γεωλογική δομή της περιοχής Kucova. Ασβεστόλιθικοί και φλυσχικοί σχηματισμοί αποτελούν το αντίκλινο της Kucova ενώ μολασσικοί σχηματισμοί αλληλεπικαλύπτονται πάνω από τον διαβρωμένο ασβεστόλιθο του αντικλίνου, αντιπροσωπεύοντας το πιο ανατολικό τμήμα της Περι-Αδριατικής λεκάνης. Στο Πετρελαϊκό πεδίο της Kucova διακρίνουμε 4 σχηματισμούς από κάτω προς τα πάνω, όπως φαίνεται και στην παρακάτω τομή (εικόνα 28). Τα μητρικά πετρώματα πετρελαίου είναι ηλικίας Μέσου Ιουρασικού - Κάτω Κρητιδικού. Αξίζει να τονιστεί ότι το αργό πετρέλαιο του πεδίου αυτού διαφέρει σε ποιότητα από αυτό των υπόλοιπων Αλβανίδων. 80

82 Εικόνα 28. Γεωλογική τομή, Kucova oilfield (Gjoka et al., 2002, modified by Prifti) Πετρελαϊκό πεδίο Rase-Pekisht: Τα ταμιευτήρια πετρώματα, του πετρελαϊκού πεδίου Rase-Pekisht είναι ψαμμίτες του Μεσσηνίου. Όσον αφορά το αργό πετρέλαιο του πεδίου αυτού, μπορούμε να πούμε ότι είναι ελαφρύτερο σε σχέση με αυτό του πετρελαϊκού πεδίου Kucova. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι το πετρέλαιο έχει μεταναστεύσει από το διαβρωμένο αντίκλινο Kucova, μέσω μιας σχεδόν οριζόντιας οδού δευτερογενούς μετανάστευσης του ταμιευτήριου πετρώματος (ψαμμίτης). Εν συντομία μπορούμε να πούμε ότι, η γένεση των υδρογονανθράκων συμβαίνει σε διαφορετικές τεκτονικές φάσεις που σχετίζονται με τον ενταφιασμό των μητρικών πετρωμάτων και τα διαπειρικά φαινόμενα των εβαποριτικών σχηματισμών κατά τη διάρκεια του Μειόκαινου. Η μετανάστευση των υδρογονανθράκων ωστόσο συμβαίνει μετά τις τεκτονικές αυτές φάσεις. Η περιοχή Kucova επηρεάζεται από αυτά τα φαινόμενα και συνοδεύεται από την μετανάστευση υδρογονανθράκων από τους ασβεστόλιθους του αντικλίνου. Οι ανατολικές περιοχές του πετρελαϊκού πεδίου Kucova επηρεάζονται από τη νέα φάση της μετανάστευσης του πετρελαίου, ενώ οι δυτικές περιοχές του πεδίου Kucova και το πετρελαϊκό πεδίο Rase-Pekisht δεν επηρεάζονται από τις νέες φάσεις μετανάστευσης. 81

83 Εικόνα 29. Γεωλογικό σκαρίφημα στον οποίο απεικονίζονται τα πεδία υδρογονανθράκων της Αλβανίας και μέρος του πετρελαϊκού συστήματος της Ιόνιας ζώνης ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΙΤΑΛΙΑΣ Η Ιταλία, έχει τραβήξει γενικά τη προσοχή των επιστημόνων λόγω της ιδιαίτερης γεωλογικής δομής της, που οφείλεται στη γεωγραφική της θέση, δηλαδή τη μέση της θάλασσας της Μεσογείου, και κατ επέκταση τα γεωδυναμικά φαινόμενα που την οδήγησαν εκεί. Ευρισκόμενη σε αυτή τη περιοχή, η Ιταλία συμμετείχε όπως και η Ελλάδα στις σύνθετες γεωδυναμικές διεργασίες που προέρχονταν από την αλληλεπίδραση της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής τεκτονικής πλάκας. Αυτές οι διαδικασίες διαμόρφωσαν την Ιταλική χερσόνησο που χαρακτηρίστηκε από μια σειρά ορογενετικών και μαγματικών τόξων, πλαισιωμένα από λεκάνες με διαφορετική δομική σημασία. Οι διαδικασίες αυτές, ξεκινώντας από τον Ανώτερο Παλαιοζωικό αιώνα διαμόρφωσαν τη περιοχή αυτή σε διάφορες μορφές. Αποτέλεσμα των διαδικασιών αυτών σήμερα, αποτελούν οι ζώνες επωθήσεων/πτυχών των Νότιων Άλπεων και των Απέννινων Ορέων που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια του Καινοζωικού αιώνα, καθώς και οι λεκάνες της προχώρας που τις περιβάλλουν. Κατά αντιστοιχία, οι Άλπεις οριοθετούν τη Βόρεια Ιταλία ενώ τα Απέννινα όρη διασχίζουν ολόκληρη τη χερσόνησο, αποτελώντας τη σπονδυλική στήλη της χώρας. 82

84 Η δομή των δύο αυτών ορογενών, προηγήθηκε από ένα εφελκυστικό επεισόδιο που διήρκεσε σχεδόν ολόκληρο το Μεσοζωικό και γενικά χαρακτηρίστηκε από ανθρακική ιζηματογένεση (Bertotti et al. 1993). Η εντυπωσιακή αυτή κάθετη και οριζόντια ποικιλία δομών που παρατηρείται τόσο σε τοπικό όσο και σε ευρύτερο επίπεδο, αποδεικνύει την πολυπλοκότητα των γεωλογικών διαδικασιών που έλαβαν χώρα. Εικόνα 30: Συνθετικός τεκτονικός χάρτης της Ιταλίας και των γειτονικών περιοχών. 1) Προχώρα (foreland) 2) αποθέσεις λεκάνης προχώρας (foredeep deposits) 3) τομείς που χαρακτηρίζονται από ένα συμπιεστικό τεκτονικό καθεστώς στα Απέννινα 4) ζώνες επωθήσεων (κατά τη διάρκεια της Αλπικής ορογένεσης στις Άλπεις και στην Κορσική) 5) περιοχές που επηρεάζονται από εφελκυστική/εκτατική τεκτονική (οπισθοταφρικές λεκάνες) 6) Προεξοχές του κρυσταλλικού υποβάθρου (συμπεριλαμβανομένων των μεταμορφωμένων αλπικών ενοτήτων 7) Περιοχές που χαρακτηρίζονται από ωκεάνιο φλοιό (νέος ωκεάνιος φλοιός: Provence basin, Μειοκαινικής ηλικίας και στη Τυρρήνια θάλασσα, Πλειο-Πλειστοκαινικής ηλικίας ενώ παλαιός ωκεάνιος φλοιός: Ιόνια λεκάνη, Μεσοζωικής ηλικίας) 9) επωθήσεις 10) ρήγματα Όπως γίνεται αντιληπτό, τα πρώτα στοιχεία που έχουν βρεθεί για τη γεωλογία της Ιταλίας χρονολογούνται από τις τεκτονικές διεργασίες που έλαβαν χώρα κατά τη περίοδο εξέλιξης της Παλαιοτηθύος και των περιθωρίων της, δηλαδή κατά τον Παλαιοζωικό. Οι διεργασίες αυτές οδήγησαν εκείνη τη περίοδο σε δύο ορογενέσεις, τη Καληδόνια και την Ερκύνια. Η Ερκύνια παλαιογεωγραφική και τεκτονική εξέλιξη είναι καλά καταγεγραμμένη στην Ιταλία, κυρίως στη Σαρδινία, στις Άλπεις και στο τόξο της Καλαβρίας (Calabrian-Peloritan Arc). Το υπόβαθρο της Σαρδηνίας, που έχει επηρεαστεί ελάχιστα από την Αλπική παραμόρφωση, είναι ένα 83

85 αντιπροσωπευτικό παράδειγμα της Ερκύνιας ορογένεσης, με μία ζώνη σύγκρουσης χαρακτηρισμένη από σημαντικό πάχος φλοιού, μαγματισμό και μεταμόρφωση κατά το Δεβόνιο - Λιθανθρακοφόρο. Όσον αφορά τη στρωματογραφία της Ιταλίας, αυτή αντικατοπτρίζει τη γεωδυναμική εξέλιξη της κεντρικής Μεσογείου. Οι ακολουθίες από το Ανώτερο Πέρμιο έως το Κρητιδικό έχουν καταγράψει το rifting (διάνοιξη) και το drifting (κίνηση τεκτονικών πλακών) που έλαβε χώρα στα περιθώρια της Τηθύος. Συγκεκριμένα, η Ιταλία αποτελούσε μέρος του παθητικού περιθωρίου του δυτικού και Βόρειου τμήματος της Αδριατικής πλάκας κατά τη διάρκεια της διάνοιξης του Δυτικού τμήματος της Τηθύος. Οι τυπικές ακολουθίες ερυθρών σχηματισμών, εβαποριτών και ανθρακικών πετρωμάτων εξελίσσονται σταδιακά κατά μήκος αυτών των περιθωρίων. Στις Νότιες Άλπεις, μια γενικότερη επίκληση της θάλασσας προς την Δύση είχε σαν αποτέλεσμα αλλουβιακές ηπειρωτικές φάσεις (Verrucano Lombardo) να καλυφθούν από λιμνοθαλάσσιες (σχηματισμός Bellerophon) και νηριτικές φάσεις. Τα ηπειρωτικά κλαστικά ιζήματα αποτέθηκαν στο Κάρνιο (σχηματισμός Raibl) ενώ το Ανώτερο Τριαδικό (Ραίτιο) χαρακτηρίζεται από αποθέσεις ανθρακικών ιζημάτων ρηχών νερών. Στα Απένινα, το Άνω Τριαδικό αντιπροσωπεύεται από τα ερυθρά στρώματα Verrucano και τον ανυδρίτη Burano. Ασβεστόλιθοι, πυριτόλιθοι (cherts) και μάργες που αποτίθενται σε συνθήκες βαθιών νερών χαρακτηρίζουν επίσης το Άνω Τριαδικό (λεκάνη Langonegro). Κατά τη διάρκεια του Ιουρασικού, ωολιθικού τύπου ανθρακικές πλατφόρμες σχηματίζονται κατά μήκος των παθητικών περιθωρίων (Calcari Grigi στις Νότιες Άλπεις και Calcare Massiccio στα Απένινα, Λιάσιας ηλικίας). Σε αντίθεση με το Κάτω Ιουρασικό όπου παρατηρούμε μάργες και ασβεστόλιθους (σχηματισμοί Soverzene και Igne στην λεκάνη Belluno, σχηματισμοί Moltrasio και Medolo στην λεκάνη Lombard), στο Μέσο- Άνω Ιουρασικό αποτίθεται ερυθροί κονδυλώδεις ασβεστόλιθοι, φάσεις ammonitico rosso, πυριτόλιθοι και ωολιθικοί τουρβιδίτες. Στο τέλος του Ιουρασικού παρουσιάζονται 3 κύρια παλαιογεωγραφικά περιβάλλοντα, ένα ωκεάνιο όπου ραδιολαρίτες και ασβεστόλιθοι αποτίθενται πάνω από οφιολίθους (λεκάνη Piemontese, Ligure, και πιθανώς μέρος της λεκάνης Lagonegro που αποτελεί την βόρεια προέκταση της Ιόνιας θάλασσας),ένα περιβάλλον όπου τα πελαγικά και ημιπελαγικά ανθρακικά ιζήματα κυριαρχούν και τέλος ευρείες υφαλοκρηπίδες όπου νηριτικά ανθρακικά πετρώματα συνεχίζουν να αποτίθενται. Κάποιες από τις ανθρακικές πλατφόρμες συνεχίζουν να υπάρχουν και κατά το Κρητιδικό όπως η Απούλια πλατφόρμα. Στο Άνω Κρητιδικό αναπτύσσονται φάσεις ρουδιστών στις ανθρακικές πλατφόρμες. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα Περμο- Μεσοζωικά ιζήματα στην Ιταλία έχουν πάχος κατά μέσο όρο 1-6 km. 84

86 Εικόνα 31 : Κύριες στρωματογραφικές κολώνες Νοτίων Άλπεων (Pieri,1969) 6.4. ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΪΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΤΑΛΙΑΣ Σε αυτό το γεωλογικό πλαίσιο που αναφέραμε αναπτύχθηκαν πολλά πετρελαϊκά συστήματα, μερικά εκ των οποίων είναι μέγιστης οικονομικής σημασίας. Παρατηρώντας τον απλοποιημένο χάρτη της εικόνας 32, και την αντίστοιχη σχηματική τομή βλέπουμε τις γενικές εμφανίσεις των συσσωρεύσεων πετρελαίου και αερίου στην χερσόνησο της Ιταλίας. Υδρογονάνθρακες έχουν βρεθεί στις ζώνες επωθήσεων κατά μήκος των παράκτιων λεκανών και στην προχώρα (foreland). Συγκεκριμένα, το πετρέλαιο και το συναφές φυσικό αέριο, βρίσκονται στις στρωματογραφικά βαθύτερες ακολουθίες, κυρίως του Μεσοζωικού, των παράκτιων περιοχών προχώρας καθώς και στα πιο εξωτερικά τμήματα των Νότιων Άλπεων και Απέννινων Ορέων, ενώ θερμογόνο αέριο έχει βρεθεί σε Ολιγο-Μειοκαινικά τεκτονισμένα ιζήματα των Απέννινων. Βιογενές αέριο είναι άφθονο στις Πλειο- Πλειστοκαινικές διαδοχές των παράκτιων λεκανών (κυρίως στις λεκάνες της προχώρας -foredeep basins). Μέχρι σήμερα, στη τεκτονική περιοχή του οπισθοτόξου 85

87 δεν έχουν βρεθεί υδρογονάνθρακες. Εικόνα 32: Εμφανίσεις υδρογονανθράκων σε διαφορετικά τεκτονικά και στρωματογραφικά καθεστώτα (From thrust-and-fold belt to foreland: Hydrocarbon occurrences in Italy, Bertello et al., 2010) Όπως ήδη αναφέρθηκε το πετρέλαιο και το συναφές φυσικό αέριο, βρίσκονται στην προχώρα. Πιο συγκεκριμένα, αναμένουμε να βρούμε συγκεντρώσεις αυτών των κοιτασμάτων σε σχηματισμούς παλαιότερους του Ηωκαίνου. Όπως φαίνεται στο σχήμα - εικόνα 33, οι Μεσοζωικές ανθρακικές ακολουθίες στην ευρύτερη περιοχή φιλοξενούν τρία διαφορετικά πετρελαϊκά συστήματα του Μέσου Τριαδικού, Αν. Τριαδικού/Κατ. Ιουρασικού και του Κρητιδικού (Zappaterra 1994; Fantoni et al. 2008). 86

88 Εικόνα 33: Τεκτονο-στρωματογραφικοί κύκλοι και συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων. (From thrust-and-fold belt to foreland: Hydrocarbon occurrences in Italy, Bertello et al., 2010) Στο μέσο Τριαδικό, εμφανίζεται το πετρελαϊκό σύστημα/πεδίο Villafortuna - Trecate Field. Περιλαμβάνει δολομιτιωμένες ανθρακικές πλατφορμες του Αν. Τριαδικού - Κατ.Ιουρασικού με υπερκείμενα ανθρακικά μητρικά πετρώματα (source rock) που αποτέθηκαν κατά το στάδιο της ρηξιτάφρου (rifting). Παγίδες (traps) αποτελούν ως επί το πλείστον Μεσοζωικές δομές που έχουν επηρεαστεί από τη Καινοζωική συμπίεση. Το πετρελαϊκό αυτό σύστημα αποτελείται από δυο κύρια ταμιευτήρια πετρώματα (reservoirs) από δολομιτιωμένα ανθρακικά πετρώματα και ένα σύνολο μητρικών πετρωμάτων που έχουν αποτεθεί στις γειτονικές/παρακείμενες ανοξικές λεκάνες εντός της πλατφόρμας. Το υπερκείμενο πέτρωμα κάλυμμα (seal/cap rock) αποτελούν οι αργιλικοί σχηματισμοί Besano ηλικίας Ανίσιου/Λαδίνιου ενώ ταυτόχρονα αποτελούν και μητρικό πέτρωμα. Το ανώτερο ταμιευτήριο πέτρωμα αποτελείται από τρία τμήματα της ανθρακικής πλατφόρμας του Νόριου και του Εττάνζιου, ονόματι Dolomia Principale, Campo dei Fiori Limestone και Conchodon Dolomite ενώ το πέτρωμα κάλυμμα αυτών, είναι το Medolo Group του Κατώτερου Λιάσιου. Το πεδίο Villafortuna ανακαλύφθηκε το 1984 στη Βόρεια Ιταλία και η επέκταση του Trecate αποτελεί τη μεγαλύτερη συσσώρευση πετρελαίου που συσχετίζεται με αυτό σύστημα πιθανών παγίδων (Fantoni et al. 2001; Bello & Fantoni 2001). Στη περιοχή Villafortuna-Trecate, ο βαθμός ωριμότητας του κηρογόνου στα μητρικά πετρώματα είναι μεγάλος και οι αρχικές ιδιότητες του πετρώματος εκτιμήθηκαν λαμβάνοντας υπόψη γεωχημικά δεδομένα ανώριμων υπαίθριων δειγμάτων (immature outcrop samples). Οι σχιστόλιθοι Besano περιλαμβάνουν σκουρόχρωμους δολομίτες με ελασμάτωση και μαύρους σχιστόλιθους με πολύ υψηλό TOC. Αντίστοιχα, οι ασβεστόλιθοι Meride έχουν χαμηλότερο TOC αλλά πολύ μεγάλο πάχος σχηματισμού που φθάνει τα 500 μέτρα. Η κύρια αποβολή των υδρογονανθράκων στο συγκεκριμένο πεδίο, συνέβη λόγω ισχυρής ταφής κατά το Πλείο-Πλειστόκαινικό (Fantoni & Scotti 2009) και μετά τον τελευταίο τεκτονισμό (Ολιγόκαινο - Μεσσήνιο) (Fantoni et al. 2004). 87

89 Το Gela Field, αφορά ένα πετρελαϊκό σύστημα ηλικίας Άνω Τριαδικού - Κάτω Ιουρασικού. Το σύστημα αυτό είναι συνδεδεμένο με τη κύρια φάση rifting της Τηθύος και αποτελεί το πιο διερευνημένο από τα τρία αυτά συστήματα, τόσο στη προχώρα όσο και στην ζώνη επωθήσεων (thrust belt) και από τη Λομβαρδία στη Σικελία. Τα μητρικά πετρώματα είναι χερσογενούς προέλευσης ή μικτά ανθρακικά/χερσογενή και αποτέθηκαν κατά το ανοξικό στάδιο που προηγήθηκε του εφελκυσμού των Ιουρασικών λεκανών. Λόγω της ασυνέχειας των περιφερειακών και τοπικών καλυμμάτων, τα ταμιευτήρια πετρώματα βρίσκονται σε ένα ευρύ χρονοστρωματογραφικό εύρος. Οι συσσωρεύσεις υδρογονανθράκων εμφανίζονται κυρίως στις επαναδραστηριοποιημένες τεκτονικές δομές του περιθωρίου της προχώρας (Malossa, Βόρεια Απέννινα (Cvone Field), όλα τα πετρελαικά πεδία της Απούλιας (Pisticci) και της κεντρικής και νότιας Αδριατικής (πχ Aquila Field), πετρελαϊκό πεδίο Gela και όλα τα υπόλοιπα πετρελαϊκά πεδία της Σικελίας). Το πετρελαϊκό πεδίο Gela ανακαλύφθηκε το 1956 και είναι ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα του Άνω Τριαδικού- Κάτω Ιουρασικού συστήματος ενώ είναι και η μεγαλύτερη συσσώρευση πετρελαίου αυτού του πετρελαϊκού συστήματος. Το πεδίο αυτό, βρίσκεται στη λεκάνη Ragusa, στο Νότιο μέρος της Σικελίας και εκτείνεται σε χερσαία και υπεράκτια περιοχή. Η παγίδα διαμορφώθηκε κατά τη διάρκεια του Μεσοζωικού σαν αποτέλεσμα εφελκυσμού, ενώ στη συνέχεια ανεστράφη και πτυχώθηκε κατά τη συμπιεστική/ μετατοπιστική (compressive/transpressive) φάση Μειοκαίνου- Πλειοκαίνου. Τα ταμιευτήρια πετρώματα βρίσκονται σε Άνω Τριαδικές - Κάτω Ιουρασικές ακολουθίες ενώ κύριο ταμιευτήρα αποτελεί ο σχηματισμός Sciacca που συνίσταται από δολομιτιωμένα ανθρακικά πετρώματα. Ο σχηματισμός αυτός, καλύπτεται από το σχηματισμό Noto του άνω Ραίτιου που αποτελείται από εναλλαγές ανθρακικών με ελασμάτωση με αργιλικούς σχηματισμούς τόσο όξινων όσο και αναγωγικών συνθηκών. Τα ανθρακικά στρώματα αποτελούν φτωχούς - μέτριους ταμιευτήρες. Ο σχηματισμός αυτός υπόκειται του καλύμματος Streppenosa που αποτελεί ένα σχιστολιθικό σχηματισμό ηλικίας Εττάνζιου και έχει μέτρια χαρακτηριστικά μητρικού πετρώματος (Frixa et al. 2000). Το αργό πετρέλαιο του πεδίου Gela δημιουργήθηκε από ανοξικές μάργες και μαργαϊκούς ασβεστόλιθους του σχηματισμού Noto και από τους υπερκείμενους μαύρους σχιστόλιθους του σχηματισμού Streppenosa (Brosse et al. 1988). Ο σχηματισμός Noto έχει το υψηλότερο TOC ενώ ο Streppenosa έχει πιο φτωχά χαρακτηριστικά, όμως αντισταθμίζεται λόγω μεγαλύτερου πάχους του σχηματισμού, που φτάνει τα 3000 μέτρα. Το πετρελαϊκό σύστημα Val d Agri Field ηλικίας Κρητιδικού, το οποίο βρίσκεται στο Μεσοζωικό ανθρακικό υπόστρωμα της προχώρας και της εξωτερικής ζώνης των επωθήσεων των νότιων Απέννινων, φέρει τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις πετρελαίου και αερίου στην Ιταλία καθώς το 75% των συνολικών 43.2 εκατομμυρίων βαρελιών ανά έτος που παράγει η Ιταλία, προέρχεται από αυτό. Οι πλατφόρμες Απούλια, Bangolo και Dalmatian αποτελούν τις μεγαλύτερες ανθρακικές πλατφόρμες όπου μέσα σε αυτές, ο εφελκυσμός δημιούργησε νέους χώρους συγκέντρωσης στους οποίους συσσωρεύτηκαν παχιές ανθρακικές ακολουθίες που με τη βοήθεια ενός ανοξικού γεγονότος κατά το Άλβιο- 88

90 Κενομάνιο οδήγησε στον σχηματισμό ενός μητρικού πετρώματος. Η Απούλια πλατφόρμα, κατά το Μειόκαινο-Πλειόκαινο ενεπλάκη έντονα σε διάφορα επωθητικά γεγονότα και επικαλύφθηκε από αλλόχθονες ενότητες βαθυπελαγικών ιζημάτων που αποτέθηκαν στο παθητικό περιθώριο της Αδριατικής αλλά και από τουρβιδιτικές ακολουθίες Κάτω-Μέσου Μειοκαίνου. Κανονικά ρήγματα, που δημιουργήθηκαν κατά την εφελκυστική φάση, κόβουν το πρίσμα προσαύξησης. Το ταμιευτήριο πέτρωμα αποτελείται από έναν Κρητιδικο-Μειοκαινικό ασβεστόλιθο και δολομίτη της Απούλιας Πλατφόρμας. Εξαιτίας της χαμηλής διαπερατότητας του ταμιευτηρίου πετρώματος, το πετρελαϊκό αυτό πεδίο ερευνάται βάση των έντονων διαρρήξεων στην ζώνη επωθήσεων. Η ιζηματογενής εξέλιξη αυτής της ακολουθίας πετρωμάτων, μπορούμε να πούμε ότι είναι αρκετά πολύπλοκη. Συνοπτικά, από την βάση προς την οροφή έχουμε έναν παχύ σχηματισμό δολομιτικών ασβεστολίθων που αποτίθενται σε περιβάλλον περιορισμένης πλατφόρμας, ηλικίας Κάτω Κρητιδικού (Άπτιο) και έναν σχηματισμό Άλβιας - Κενομάνιας ηλικίας που αποτέθηκε σε λιγότερο περιορισμένη πλατφόρμα μέσα στην Απούλια πλατφόρμα. Όσον αφορά το Κατώτερο Σενώνιο, αυτό χαρακτηρίζεται από μία ακολουθία ασβεστολίθων ρηχών νερών με ρουδιστές. Στην οροφή ωστόσο των ρουδιστοφόρων ασβεστολίθων παρατηρούνται πλαγκτονικοί οργανισμοί που υποδηλώνει βύθιση της πλατφόρμας ενώ κατά το Ανώτερο Σενώνιο επικρατεί μόνο η πελαγική φάση (πελαγικοί ασβεστόλιθοι). Τα πετροφυσικά χαρακτηριστικά των ταμιευτηρίων πετρωμάτων του εν λόγω πετρελαϊκού πεδίου εξαρτώνται από τον τύπο των αποθετικών φάσεων. Οι ακολουθίες του Άλβιου - Κενομάνιου χαρακτηρίζονται από χαμηλό πρωτογενές πορώδες ωστόσο μπορούν να θεωρηθούν καλοί ταμιευτήρες εκεί όπου το πέτρωμα έχει υποστεί καρστικοποίηση και διάρρηξη (δευτερογενές πορώδες). Οι ασβεστόλιθοι του Σενωνίου παρουσιάζουν σε γενικές γραμμές χαμηλό πορώδες εκτός από τα ρουδιστοφόρα στρώματα τα οποία έχουν πολύ καλές ταμιευτήριες ιδιότητες λόγω του εσωτερικού πορώδους των απολιθωμάτων. Τα πετρώματα καλύμματα του πετρελαϊκού αυτού πεδίου είναι Κάτω Πλειοκαινικές μάργες και άργιλοι που καλύπτουν την Απούλια πλατφόρμα. Οι υδρογονάνθρακες του πεδίου Val d Agri προέρχονται από ένα μητρικό πέτρωμα ηλικίας Άλβιο - Κενομάνιο που χαρακτηρίζεται από δολομιτικούς ασβεστολίθους με ελασμάτωση πάχους περίπου m και οι οποίοι έχουν αποτεθεί σε περιβάλλον ρηχής πλατφόρμας κατά τη διάρκεια επεισοδίων περιορισμένης κυκλοφορίας νερού και ανοξικών συνθηκών. Να σημειωθεί ότι το μητρικό πέτρωμα είναι πλούσιο σε θείο (τύπος II). Τέλος, οι παγίδες αυτού του πεδίου αντιπροσωπεύονται από μεγάλης κλίμακας δομές λουλουδιών (pop up structures) που συνδέονται με μεγάλης γωνίας ανάστροφα ρήγματα BΔ-ΝΑ διεύθυνσης. 89

91 Εικόνα 34: Συνοπτική στρωματογραφική και γεωγραφική θέση των Πετρελαϊκών συστημάτων της Ιταλίας (From thrust-and-fold belt to foreland: Hydrocarbon occurrences in Italy, Bertello et al., 2010) Εικόνα 35: Γεωλογικές τομές και κύριες συγκεντρώσεις υδρογονανθράκων. 90