ドニエプル・ドネツ盆地での石油・ガス田の掘削と開発

http://www.gasresources.net/DDBflds2.htm
のざっと訳です。


ロシアとウクライナの石油無機起源説の詳細な解説となります。

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The Drilling & Development of the Oil & Gas Fields in the Dnieper-Donetsk Basin
ドニエプル・ドネツ盆地での石油・ガス田の掘削と開発

V. A. KRAYUSHKIN, T. I. TCHEBANENKO, V. P. KLOCHKO, Ye. S. DVORYANIN

Institute of Geological Sciences
地質科学研究所

O. Gonchara Street 55-B, 01054 Kiev, UKRAINE
ウクライナ国 キエフ市

J. F. KENNEY
Russian Academy of Sciences - Joint Institute of The Physics of the Earth, Moscow, RUSSIA
ロシア科学アカデミー - 地球物理学共同研究所 ロシア国 モスクワ市

Gas Resources Corporation, 11811 North Parkway, Houston, TX 77060, U.S.A.
ガス資源会社, アメリカ合衆国テキサス州ヒューストン市

The modern Russian-Ukrainian theory of deep, abiotic petroleum origins is by no means simply an academic proposition.
After its first enunciation by N. A. Kudryavtsev in 1951, the modern theory was extensively debated and exhaustively tested.
Significantly, the modern theory not only withstood all tests put to it,
but also it settled many previously unresolved problems in petroleum science,
such as that of the intrinsic component of optical activity observed in natural petroleum,
and also it has demonstrated new patterns in petroleum, previously unrecognized,
such as the paleonological and trace-element characteristics of reservoirs at different depths.
Most importantly, the modern Russian-Ukrainian theory of deep, abiotic petroleum origins
has played a central role in the transformation of Russia (then the U.S.S.R.)
from being a “petroleum poor” entity in 1951 to the largest petroleum producing and exporting nation on Earth.

大深度で非生物の石油の起源という現代ロシア・ウクライナの理論は、決して単なる学術的命題ではありません。
1951年のN. A. Kudryavtsev氏によるその最初の発表の後、この現代の理論は、広く議論され、徹底的にテストされました。
重要なことは、この現代の理論は、すべてのテストに対応できただけでなく、
石油科学の多くの以前からの未解決の問題を解決したことです、
例えば、天然石油で観察される光学活性の本質的成分の問題、
石油で、以前はなかった新しいパターン、
異なる深度で貯油層の古生物学と微量元素の特性など、を実証することです。
最も重要なことですが、大深度で非生物の石油の起源という現代ロシア・ウクライナの理論は、
1951年における"石油の乏しい"国家から、地球上の最大の石油の生産と輸出の国家へと
ロシア（当時のソ連）が変化する過程において中心的な役割を果たしてきたことです。

In this article is described a project for exploration and production of petroleum in an area which had been previously condemned,
according to the perspectives and reasoning of the old “biological-origin” hypothesis:
the northern flank of the Dnieper-Donets Basin.
This specific project has been chosen because it is a "pure" modern project:
the geological area explored is one which had been extensively studied in the past
and had been previously condemned as possessing no potential for petroleum production;
the exploration techniques applied, from the initial work-up, through the well planning,
to the production tests have been carried out in ways peculiar to such
for abiogenic hydrocarbons in crystalline environments;
and the scientific tests upon the petroleum produced were specifically designed to test the assumption
that the oil and gas originated at great depth in the Earth.

この記事では、ドニエプル・ドネツ盆地の北麓という、古い"生物学的起源"仮説の視点や推論によると
以前はだめだと決めつけられた地域での石油の探査と生産のためのプロジェクトについて説明されます。
この特定のプロジェクトが選ばれた理由は、これが"純粋な"近代的なプロジェクトであるためです。
つまり、この探査された地質の領域が、過去に広範囲にわたって研究されていたものであり、
さらに石油生産についてまったく潜在的な可能性がないと推定され以前は蔑まれてていたのです、
油井計画を通して、初期の研究段階から、生産テストまで適用された探査技術は、
石英質の環境における非生物起源炭化水素に大してされるような独特の方法で行われてきたのです。
さらに、石油生産時の科学的なテストは、石油と天然ガスは、地球の大深度に由来するという
仮定をテストするために具体的に設計されていました。

The Dnieper-Donets Basin runs in a NW-SE direction between 30.6°E-40.5°E;
its northern and southern borders are traced from 50.0°N-51.8°N and 47.8°N-50.0°N, respectively.
For the first 45 year period of the geological study of the Northern Monoclinal Flank of the Dnieper-Donets Basin,
its sedimentary, metamorphic, and igneous rock had been condemned as possessing no potential for petroleum production
for reasons of the complete absence of any "source rock" (so-called)
and the presence of active, strongly-circulating artesian waters.
Recently the area was reexamined according to the perspective of the modern theory of deep, abiotic hydrocarbon origins

ドニエプル・ドネツ盆地は、西経 30.6°E-40.5°E、北と南の境界は、それぞれ、
北緯 50.0°N-51.8°N と 47.8°N-50.0°N で挟まれる、経緯度に位置します。
ドニエプル・ドネツ盆地の北部単斜山腹の地質学的研究の最初の45年間の期間については、
その堆積岩、変成岩および火成岩は、石油生産のための潜在的な可能性がないと推定され蔑まれていました、
その理由は、（いわゆる）"根源岩"が一つもないという完全な欠如性のためと、
さらには活動的で強力に循環してい自噴水の出現のためです。
最近そのエリアは、大深度で非生物の炭化水素の起源という現代理論の観点に沿って見直しされました。

Fig. 1 Map of oil and gas fields in the Northern Monoclinal Flank of the DDB.
図1  DDB(ドニエプル・ドネツ盆地)の北部単斜山腹の油・ガス田の地図

The main geostructures:
I - the Voronezh Crystalline Massif,
II - the Northern Monoclinal Flank of the DDB,
III - the Dnieper Graben,
IV - the Southern Monoclinal Flank of the DDB,
V - the Ukrainian Shield,
VI - the Donets Coal  Basin.
The oil and gas fields:
1- Tchernetchinskoye (oil),
2- Khukhrinskoye (oil),
3- Snyezhnoye (gas),
4- Kiyanowskoye (oil, gas),
5- Zapadno-Skvortsovskoye (oil, gas),
6- Skvortsovskoye (gas).
7- Merchikovskoye (oil, gas),
8- Yuliyevskoye (oil, gas),
9- Dobropolskoye (oil, gas),
10- Zolotchevskoye (oil, gas),
11- Naryzhnyanskoye (gas),
12- Ogultsevskoye (oil, gas),
13- Karavanovskoye (gas),
14- Ostroverkhovskoye (gas),
15- Shurinskoye (gas),
16 - Platovskoye (gas),
17- Bezlyudovskoye (oil gas),
18- Byelozerskoye (gas),
19-  Korobotchinskoye (oil, gas),
20- Maksalskoye (gas),
21- Makeyevskoye (gas),
22- Tchebashkinskoye (gas),
23- Krymskoye (gas),
24 -  Lvovskoye (gas),
25- Markovskoye (oil).

主な地質構造：
I - ボロネジ石英質山塊
II - DDBの北部単斜山腹,
III - ドニエプル・グラーベン
IV - DDBの南単斜山腹,
V - ウクライナの楯状地,
VI - ドネツ石炭盆地
油・ガス田：
1- Tchernetchinskoye (油),
2- Khukhrinskoye (油),
3- Snyezhnoye (ガス),
4- Kiyanowskoye (油, ガス),
5- Zapadno-Skvortsovskoye (油, ガス),
6- Skvortsovskoye (ガス).
7- Merchikovskoye (油, ガス),
8- Yuliyevskoye (油, ガス),
9- Dobropolskoye (油, ガス),
10- Zolotchevskoye (油, ガス),
11- Naryzhnyanskoye (ガス),
12- Ogultsevskoye (油, ガス),
13- Karavanovskoye (ガス),
14- Ostroverkhovskoye (ガス),
15- Shurinskoye (ガス),
16 - Platovskoye (ガス),
17- Bezlyudovskoye (油 ガス),
18- Byelozerskoye (ガス),
19-  Korobotchinskoye (油, ガス),
20- Maksalskoye (ガス),
21- Makeyevskoye (ガス),
22- Tchebashkinskoye (ガス),
23- Krymskoye (ガス),
24 -  Lvovskoye (ガス),
25- Markovskoye (油).

Because the modern theory of hydrocarbon origins recognizes hydrocarbons
as primordial material erupted from great depth,
the exploration process began with a detailed analysis of the tectonic history
and geological structure of the crystalline basement
of the Northern Monoclinal Flank of the Dnieper-Donets Basin.
Following the tectonic and deep structural analysis of the area,
a program of geophysical and geochemical investigations,
developed in accordance with the modern theory of petroleum
peculiarly for the search for deep-seated petroleum, were conducted.

炭化水素の起源の現代的理論は、大深度から原初の物質が噴出したとして炭化水素を認識しているとう理由で、
探査プロセスは、ドニエプル・ドネツ盆地の北部単斜山腹の石英質基盤の
地質構造の発達史と地質構造の詳細な分析から始まった。
地域の地質構造と、深度の構造の解析に続いて、
石油の現代的理論、特に深く広がる石油を探索するための理論に基づいて開発された、
地球物理学的かつ地球化学的な調査のプログラムが実施されました。

During the first five years of exploration, in the early 1990’s,
of the northern flank of the Dnieper-Donets Basin,
a total number of 61 wells were drilled,
of which 37 are commercially productive, an exploration success rate of 57%.
A number of the fields discovered are shown in the map in Fig. 1,
together with their designation and type of petroleum fluids produced.
The initial flows from the productive wells varied between 40-350 metric tons per day of oil
and 100,000-1,600,000 cubic meters of gas per day.
The specific gravity of the oil from the upper sedimentary levels ranges between 25°-48°API,
that from the Precambrian crystalline basement rock between 28°-48°API.
The sulfur content of the oil is uniformly less than 0.3%.
The gas from the Precambrian crystalline basement contains also condensates.
Of the fields described below,
the Khukhrya field contains reserves in excess of 18 million metric tons of oil,
and the Yulyovskoye oil and gas field more than 27 million tons of oil equivalent.
The specific formations and depths from which petroleum has been discovered and is now being produced are as follow:

探査の最初の5年間で、1990年代初め、
ドニエプル・ドネツ盆地の北側で、
井戸の総数で61個が、掘削されました、
そのうちの37は、商業的に生産できます、57パーセントの探鉱成功率です。
発見された油田の数は、図1の地図に示されています。
それらの名称及び生産される石油流体の種類も一緒です。
生産井戸からの初期の流量は、油を一日あたり40から350トン、
1日あたりのガス100,000-1,600,000立方メートルの間で変化しました。
上部沈降性レベルからの油の比重は、25°-48°APIの間の範囲で、
それは、28°-48°APIの間の先カンブリア時代の石英質基盤岩からのものです。
油の硫黄含有量は一様に0.3％未満です。
先カンブリア時代の石英質基盤岩からのガスも凝縮物が含まれています。
以下に記述された油田で、Khukhrya油田には石油で1800万トンを超える埋蔵量が含まれていて、
Yulyovskoye 油ガス田は、石油換算で約2700万トンです。
石油が発見されて今も生産している特定の地層と深さは、次になります。


1.) Production from the upper sedimentary levels:
The oil and gas bearing reservoir rocks in the upper sedimentary levels are Middle and Lower Carboniferous period sandstones.
The oil wells which produce from the Carboniferous period sandstones have reservoir depths at the following levels:
3133-3172 m;  3200-3212 m;  3530-3543 m;  and 3666-3688 m.
The gas wells which produce from the Carboniferous period sandstones have reservoir depths:
1738-1754 m;  1802-1835 m;  2034-2063 m;  2813-2854 m;  2905-2994 m;  2910-2943 m;  2987-3526 m;  2990-3176 m;
3080-3339 m;  3089-3135 m;  3425-3603 m;  3439-3442 m;  3450-3469 m;  3472-3500 m; 3506-3528 m; 3530-3543 m;
3638-3724 m;  3824-3845 m;  3874-3933 m;  3962-4002 m;  4007-4100 m;  4423-4463 m;  and 4500-4505 m.

1.) 上部沈降性レベルからの生産:
上部沈降性レベルでの石油・ガスを産出する貯留岩は、中期後期石炭紀の砂岩です。
石炭紀の砂岩から産出している油井には、次の水準で貯留層の深さがあります。
3133-3172 m;  3200-3212 m;  3530-3543 m;  and 3666-3688 m.
石炭紀の砂岩から産出しているガス井には、貯留層の深さ
1738-1754 m;  1802-1835 m;  2034-2063 m;  2813-2854 m;  2905-2994 m;  2910-2943 m;  2987-3526 m;  2990-3176 m;
3080-3339 m;  3089-3135 m;  3425-3603 m;  3439-3442 m;  3450-3469 m;  3472-3500 m; 3506-3528 m; 3530-3543 m;
3638-3724 m;  3824-3845 m;  3874-3933 m;  3962-4002 m;  4007-4100 m;  4423-4463 m;  and 4500-4505 m.


2.)      Production from the Precambrian crystalline basement:
In addition to these reservoirs in the sedimentary rock, above,
the exploration drilling has discovered five reservoirs in the Precambrian crystalline basement rock complex
at depths ranging from several meters to 200 meters below the top of the crystalline basement.
From such traditionally unusual reservoir rock, oil and gas wells produce from the following levels:
3135-3151 m;  3164-3172 m;  3167-3173 m;  3192-3196 m;  3200-3280 m;  3213-3235 m;  3240-3260 m;  3244-3272 m,
3432-3498 m;  3468-3480 m;  3501-3520 m;  3516-3529 m;  3521-3531 m;  3547-3550 m;  3552-3570 m;  3590-3612 m;
3610-3625 m;  3618-3687 m;  3636-3735 m;  3685-3695 m;  3735-3800 m;  and 4020-4041 m.

2.) 先カンブリア時代の石英質基盤から生産：
上記の堆積岩の中のこれらの貯留層に加えて、探査掘削は、
石英質基盤の一番上の直下で数メートルから200メートルまでの範囲の深さで
先カンブリア時代の石英質基盤岩複合体に、5つの貯留層を発見しました。
そのような伝統的に異常な貯留岩から、石油と天然ガスの井戸は次の水準から生産します
3135-3151 m;  3164-3172 m;  3167-3173 m;  3192-3196 m;  3200-3280 m;  3213-3235 m;  3240-3260 m;  3244-3272 m,
3432-3498 m;  3468-3480 m;  3501-3520 m;  3516-3529 m;  3521-3531 m;  3547-3550 m;  3552-3570 m;  3590-3612 m;
3610-3625 m;  3618-3687 m;  3636-3735 m;  3685-3695 m;  3735-3800 m;  and 4020-4041 m.

The trapping strata for the reservoirs in the Carboniferous period sandstones are shallower shale formations,
as is typical for sedimentary reservoirs.
The trapping strata for the reservoirs in the Precambrian crystalline basement are
impervious, non-fractured, essentially horizontal zones of crystalline rock
which alternate with the fractured, uncompacted, bed-like zones of granite and amphibolite.
An example of the “stacking of the petroleum reservoirs is shown in Fig. 2 for the Yuliyevskoye oil and gas field.

石炭紀の砂岩の貯留層となる捕獲の地層が、堆積型の貯留層の典型的な例であり、より浅い頁岩の形成に対応します。
先カンブリア時代の石英質基盤の貯留層の捕獲の地層は、石英質岩の不浸透性、非破砕で、本質的に水平なゾーンであり、
その岩は、花崗岩と角閃岩からよる破砕され、圧縮できない、ベッドのようなゾーンでの替わりとなる。
Yuliyevskoye油ガス田の"石油貯留層の積み重ねの一例を図2に示します。

Following the discovery of these petroleum reservoirs,
a series of quite different scientific investigations have been carried out to test the initial assumptions
that the oil and gas have entered the reservoir formations from great depth.
Those laboratory analyses are described here briefly.

これらの石油貯留層の発見に続いて、
全く異なる科学的調査のシリーズが、最初の仮定、石油と天然ガスは、大深度から貯留岩に入り込んだということ、
をテストするために行われてきました。
それらの実験室での分析は、ここで簡単に説明されています。

1.)      Analysis and correlations of trace element abundances in oil:
The oil produced from all reservoirs and depths have been analyzed for correlations of their trace metallic elements.
For example the ratios of Ni/V and of either Methane or Nitrogen have been measured.
The abundances of the trace metals show a clear correlation and have thereby established
that the oil at all levels share a common, deep source, characterized by diffusive separation,
regardless of the age, type or circumstance of the particular reservoir rocks.

1.) 油中の微量元素の存在量との解析と相関：
すべての貯留層や深さから生産された石油は、その微量金属元素の相関関係を分析されました。
例えばNi/V(ニッケルとバナジウム)の、メタンや窒素のいずれかの比率を測定した。
微量金属元素の存在度は明確な相関関係を示します、それによって確立されるのは次です、
すべての水準で油が共通の深い起源を共有しており、特定の貯留岩の時代、タイプまたは状況に関係なく、
拡散的な分離が起きたことが特徴付けられます。

2.)      Paleontology analyses of the oil, - and its significance:
The Paleontology analyses of the oil in the shallower Permian and Upper and Lower Carboniferous sandstone formations
have demonstrated the presence of spore-pollen and other microphytofossils of the Devonian and Proterozoic ages,
establishing thereby upward migration from the deeper formations,
which migration is not necessarily correlated to the age of either.
The paleontology analyses of the oil from these wells has been performed by laboratories in Lvov, Minsk and Moscow.
The proterozoic microphytofossils examined included the following:
Protoleiospheridium conglutinatum Tim., Zonoleiospheridium larum Med., Leiominuscula rugosa Naum.,
Margominuscula rugosa Medw., Protoarchaeosacculina stava. Naum., Leiopsophosphaera giganteus Schep.,
Asperatopsophosphaera magna Schep., Strictosphaeridium implexum Tim., Gloecapsomorpha hebeja Tim.,
Turuchanica alara Rud., Pulvinomorpha angulata Tim.
The observations from all laboratories have been
that the proportion of proterozoic microphytofossils is usually equal to
70%-75% of the total spore pollen abundance in oil from every formation and reservoir,
irrespective of the reservoir rock, its depth or its age.

2.)  油の古生物学の分析、 - その意義：
浅いペルム紀と前期および後期石炭紀の砂岩中の油の古生物学の解析は、
デボン紀と原生代の時代の胞子花粉と他の微小植物化石の存在を実証した、
それによって、より深い地層から上方への移動が確立されました、
その移動は、必ずしもどちらかの時代に相関していません。
これらの井戸からの油の古生物学分析はリヴォフ、ミンスク、モスクワの研究所によって行われてきました。
原生代の微小植物化石は、検討され以下が含まれていた：
Protoleiospheridium conglutinatum Tim., Zonoleiospheridium larum Med., Leiominuscula rugosa Naum.,
Margominuscula rugosa Medw., Protoarchaeosacculina stava. Naum., Leiopsophosphaera giganteus Schep.,
Asperatopsophosphaera magna Schep., Strictosphaeridium implexum Tim., Gloecapsomorpha hebeja Tim.,
Turuchanica alara Rud., Pulvinomorpha angulata Tim.
すべての研究所からの観測は、このようでした、
原生代微小植物化石の割合は、すべての地層と貯留岩からのオイルで、
総胞子花粉の存在量の70％-75％に常に等しい。
もちろん、貯留岩とその深さやその時代にかかわらずです。

Fig. 2 Geological cross-section of the lower portion of the Yuliyevskoye oil and gas field.
Depths are indicated in meters, the oil and gas fields with the black shading.

図。2 Yuliyevskoye油ガス田の下部の地質断面図。
深さはメートル法、黒で陰をつけて石油・ガス分野が示されている。

3.)      Bacteriological analysis of the oil and the examination for so-called “biological marker” molecules:
The oil produced from the reservoirs in the crystalline basement rock of the Dnieper-Donets Basin
has been examined particularly closely for the presence of
either porphyrin molecules or “biological marker” molecules,
the presence of which used to be misconstrued as "evidence" of a supposed biological origin for petroleum.
None of the oil contains any such molecules, even at the ppm level.
There is also research presently under progress which has established
the presence of deep, anaerobic, hydrocarbon metabolizing microbes
in the oil from the wells in the uppermost petroliferous zones
of the crystalline basement rock in the Dnieper-Donets Basin.


3.) 油の細菌学的解析、そして、いわゆる "生物学的マーカー"分子のための審査:
ドニエプル・ドネツ盆地の石英質基盤岩中に貯留層から生産された石油は、
ポルフィリン分子または"生物学的マーカー"分子のいずれかの存在のために、特に精密に検討されています、
その存在は、石油について生物学的起源を支持する"証拠"であると誤解されていたのです。
油のいずれも、ppmレベルでさえも、そのような分子はひとつも含まれていません。
また、現在進行中の研究されていて、それはドニエプル・ドネツ盆地における石英質基盤岩の
最も上部の石油を産出するゾーン内の井戸からその油中の、深い、嫌気性の、炭化水素を代謝する微生物の
存在を確立しています。

4.)      Measurement of elevated abundances of helium:
The petroleum from all producing reservoirs manifest elevated abundance of helium.
The natural gas and oil from, for example, the Yulyovskoye field contain not less than 180,000,000 m3 of helium.
Helium is of deep origin and can be transported significant distances in the Earth's crust
only by entrainment in another carrier fluid,
typically hydrocarbons or hydrocarbons and carbon dioxide or nitrogen together,
by which process it becomes concentrated in the carrier fluid.

4.) ヘリウムの湧出する存在量の測定:
すべての生産している貯留層からの石油は、ヘリウムの湧出する存在量も示します。
天然ガスと石油は、例えば、Yulyovskoye油田は、ヘリウム量が 1.8億立方メートル 未満ということはありません。
ヘリウムは深い所の起源のもので、そしてそれは別の搬送役の流体、
一般的に炭化水素または炭化水素と一緒に二酸化炭素や窒素、
この中にのみ同調することによって地球の地殻中にて、相当な距離を輸送されることができるのです。
このプロセスによってヘリウムは、搬送役の流体中に濃縮されます。

These results, taken either individually or together, confirm the scientific conclusions
that the oil and natural gas found both in the Precambrian crystalline basement
and the sedimentary cover of the Northern Monoclinal Flank of the Dnieper-Donets Basin are of deep, and abiotic, origin.
これらの結果、個別に、または一緒になって、つぎの科学的な結論を確認できます、
先カンブリア時代石英質基盤とドニエプル・ドネツ盆地の北部単斜山腹の堆積型のカバーの両方で発見される
石油と天然ガスは、大深度、および非生物の起源であるのです。

The exploration drilling is still in progress and continues to yield success.
As of this date (September 2001), there are more than 50 commercial commercially oil and gas fields
in the 100km×600km strip of the northern flank of the Dnieper-Donets Basin.
One field produces gas from Jurassic age sandstones;
thirty-two produce oil or gas from middle-lower Carboniferous age sandstones;
fifteen produce from both Carboniferous age sandstones and lower crystalline basement rocks
(amphibolites, crystalline schists, granites, gneisses, granodiorites);
two fields produce oil and gas solely from the crystalline basement.

探査掘削はまだ進行中で、成功を得続けています。
この日（2001年9月）の時点で、ドニエプル・ドネツ盆地の北側の100キロ×600キロのストリップで
50以上の商業生産の油・ガス田があります。
ある一つのフィールドは、ジュラ紀の砂岩からガスを生産、
32個は、中期後期石炭紀の時代の砂岩で、石油やガスを生産、
15個は、石炭紀の時代の砂岩と深い石英質基盤岩の両方から生産、
（角閃岩、結晶片岩、花崗岩、片麻岩、花こう閃緑岩）
二つの油田はもっぱら石英質基盤岩から石油・ガスを生産

For the work here reported, the first four authors,
who were principally responsible for the discovery of these fields,
were awarded the State Prize of Ukraine in the field of Science and Technology in 1993.

ここで報告されたこの仕事によって、最初の4人の著者、彼らはこれらの油田の発見を主に担当していたのですが、
1993年の科学技術の分野でのウクライナの国家賞を受賞しました。