Hydrocarbons generation and expulsion sensitivity analysis by applying 1D/2D/3D basin modeling, Patraikos Gulf, Western Greece = Ανάλυση ευαισθησίας στη γένεση και απομάκρυνση υδρογονανθράκων, Πατραϊκός κόλπος, Δυτική Ελλάδα.

Περίληψη

The current dissertation shed new scientific light on   the critical impact of specific parameters of the modeled thermal regime and the generated/expelled hydrocarbons at the Patraikos modeled area. Patraikos Gulf is located in Western Greece, which is a proven petroleum system area. A thermal and maturity modelling was applied at the Patraikos Gulf area using 32 pseudowells. The stratigraphy and the formations thicknesses of the 32 pseudowells derived from generalized lithological columns and interpreted seismic data, which were provided from Hellenic Petroleum S.A under confidentiality agreement. The modelling results of the intermediate case (scenario of parameters’ combination) in terms of burial history, thermal maturity and timing of petroleum generation/expulsion are presented. The accumulation of hydrocarbons, as modeled, are described in brief since this issue is beyond the purpose of the present dissertation. The results of the two extreme scenarios are presented in the chapter entitled “Sensitivity analysis”. The sensitivity analysis was applied for those parameters that affect both the thermal regime of the modelled area and the generated/expelled volumes of hydrocarbons. Various values of the parameters crustal thickness (CT), beta factor (BF), radioactive heat (RH) and rifting age (RA) were used for the two end-member scenarios of the thermal regime in the area.  All used values are based on published literature and the two extremes still meet possible scenarios. The same reasoning was applied for the parameters of the Total Organic Carbon (TOC), the Hydrogen Index (HI) and the source rock thickness (SRT) which have a great impact on source rock quality and thus on the generated/expelled volumes of hydrocarbons. The resulted models suggest that the timing of hydrocarbons’ generation/expulsion, at the modeled area of Patraikos Gulf, is controlled by the Early Miocene thrusting event. The timing of hydrocarbons’ generation/expulsion is also strongly dependent, as modeled, on the crustal thickness and the beta factor (β) parameters. Both parameters are considered as the most critical variables during the applied sensitivity analysis, which significantly affect the thermal regime of the area, thus the maturation of the potential source rocks. The generated volumes of hydrocarbons are affected by the total organic carbon (TOC), the hydrogen index (HI) and the thickness of the modeled source rocks. The total results of the present dissertation are expected to be the basis for the next step of sensitivity analysis, which will include: a) the variation of the thickness and timing of missing sections; b) the variation of the timing of the major rifting event in the area of Patraikos Gulf.

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην κατανόηση της επίδρασης που έχει η μεταβολή της τιμής συγκεκριμένων παραγόντων, στο θερμικό καθεστώς της περιοχής του Πατραϊκού Κόλπου και συνεπώς στον όγκο και την ποιότητα των παραγόμενων υδρογονανθράκων. Ο Πατραϊκός Κόλπος βρίσκεται στη Δυτική Ελλάδα, περιοχή η οποία συνιστά ένα αποδεδειγμένο πετρελαϊκό σύστημα. Χρησιμοποιώντας 32 ψευδογεωτρήσεις πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση του θερμικού καθεστώτος της περιοχής και της ωριμότητας των πιθανών μητρικών πετρωμάτων. Τα στρωματογραφικά δεδομένα και το πάχος των σχηματισμών των 32 αυτών ψευδογεωτρήσεων προέρχονται από το συνδυασμό γενικευμένων στρωματογραφικών ακολουθιών (δημοσιευμένο υλικό) και σεισμικών δεδομένων, τα οποία παραχώρησε η εταιρεία Ελληνικά Πετρέλαια με όρους εμπιστευτικότητας. Τα αποτελέσματα από το σενάριο με τις ενδιάμεσες, και ως εκ τούτου περισσότερο αντιπροσωπευτικές, τιμές παραμέτρων (ενδιάμεσο σενάριο) περιγράφονται αναλυτικά. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται αφορούν στη διαδικασία ταφής των ιζημάτων, την ωριμότητα και τους κρίσιμους χρόνους της γένεσης των υδρογονανθράκων και της εξαγωγής αυτών από τους ορίζοντες των μητρικών. Η συγκέντρωση των υδρογονανθράκων που τελικά παράγονται και μεταναστεύουν προς την παγίδα (σύμφωνα με τα μοντέλα που κατασκευάστηκαν) περιγράφεται εν συντομία, καθώς το αντικείμενο αυτό δεν αποτελεί βασικό στόχο της παρούσας εργασίας. Τα αποτελέσματα από δύο επιπρόσθετα με ακραίες τιμές σενάρια παρουσιάζονται στο κεφάλαιο με τίτλο Sensitivity Analysis. Η μελέτη με όρους “Sensitivity Analysis” πραγματοποιήθηκε για αυτές τις παραμέτρους που είναι ικανές να επηρεάσουν το θερμικό καθεστώς της περιοχής και τον όγκο των παραγόμενων υδρογονανθράκων. Διάφορες τιμές των παραμέτρων όπως το πάχος του φλοιού (crustal thickness), ο παράγοντας β (beta factor), η θερμότητα από τη ραδιενεργή μεταστοιχείωση (radioactive heat) και η ηλικία των τεκτονικών γεγονότων (rifting age), χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή μοντέλων για τα δύο ακραία σενάρια του θερμικού καθεστώτος της περιοχής. Όλες οι τιμές που εφαρμόστηκαν βασίζονται σε δημοσιευμένη βιβλιογραφία, ενώ ταυτόχρονα οι δύο ακραίες περιπτώσεις πληρούν τις προϋποθέσεις για πιθανά σενάρια στην περιοχή μελέτης. Η ίδια λογική χρησιμοποιήθηκε και για τις τιμές των παραμέτρων που επηρεάζουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των πιθανών μητρικών πετρωμάτων και ως εκ τούτου τον όγκο των παραγόμενων υδρογονανθράκων. Τέτοιες παράμετροι είναι ο συνολικός οργανικός άνθρακας (TOC), ο δείκτης υδρογόνου (HI) και το πάχος του μητρικού πετρώματος (SRT). Τα μοντέλα τα οποία προέκυψαν δείχνουν ότι η χρονική στιγμή της γένεσης/ αποβολής των υδρογονανθράκων επηρεάζεται κυρίως από τη δράση τού κύριου ανάστροφου ρήγματος (thrust), στην περιοχή που μελετήθηκε, κατά την περίοδο του Μειοκαίνου. Επιπλέον, η χρονική στιγμή της γένεσης/ αποβολής των υδρογονανθράκων στην περιοχή του Πατραϊκού Κόλπου, προκύπτει, με βάση τα μοντέλα, ότι επηρεάζεται έντονα από το πάχος του φλοιού και τον παράγοντα β. Οι δύο αυτές παράμετροι μπορούν να χαρακτηριστούν ως οι πιο κρίσιμες στην συγκεκριμένη μελέτη, καθώς επιδρούν σημαντικά στο θερμικό καθεστώς της περιοχής και ως εκ τούτου στην ωριμότητα των πιθανών μητρικών πετρωμάτων. Ο όγκος των παραγόμενων υδρογονανθράκων επηρεάζεται από το συνολικό οργανικό άνθρακα (TOC), το δείκτη υδρογόνου (HI) και το πάχος των μητρικών πετρωμάτων (SRT). Το σύνολο των αποτελεσμάτων της παρούσας εργασίας θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για περαιτέρω έρευνα (μοντελοποίηση)  η οποία να περιλαμβάνει: α) την μελέτη της επίπτωσης της μεταβολής του πάχους των διαβρωμένων οριζόντων και του χρόνου διάβρωσης (διάρκεια και απόλυτη ηλικία), β) την μελέτη της επίπτωσης της μεταβολής του χρόνου δράσης (διάρκεια και απόλυτη ηλικία) των τεκτονικών γεγονότων στην περιοχή του Πατραϊκού Κόλπου.