1.
FORMACJA NAFTOWA- dział litologii kompleksem skal osadowych który obej. poziom skał macierzystych, zbiornikowych, uszczelniających.
SKALA ZBIORNIKOWA- charek. się zdolnością do gromadzenia i migracji węglowodorów i oddawania tych płynów w ilościach przemysłowych
SKALA USZCZELNIAJACA- przedział litologii formacji naft. Którego parametry fiz:POROWATOSC I PRZEPUSZCZALNOSC wykazują ruch płynów złożowych i tym samym tworzą barierę dla migracji
SKALA MACIERZYSTA- przedział litologii Formacji naft. W którym zawartość rozpuszczonej materii organ .przekracza progowa wartość macierzystej. Corg>0,5%wag. A jej stopnie dojrzałości termicznej jest wystarczający do gromadzenia i ekspulsji węglowodorów.ŹRODLA ENERGII:1.Konwencjonalne (wegiel ropa gaz) 85-90% główne źródło E 2.Niekonwecjonalne(gaz w lupkach, gaz uwieziony w porach ,gaz uwieziony w pokładach węgla, gaz głębinowy i lupki bitumiczny)
SKAD SIĘ BIORA WEGLOWODORY ?
Potrzebne ilość gnijącej materii org- glonów planktonow roślin szczątków roślin lub dinozaurów . Taki kmpost powinien być :szybko przykryty warstwa osadów mineralnych-najlepiej ilastych, zanurzony pod pow. ziemi, podgrzewany geotermicznym ciepłem przez kilka milonow lat. Najpierw wydzielają się ciężki frakcje ropy, potem lżejsze i na końcu gaz ziemny. To co powstaje wedruje ku pow. dopoki nie natrafi na pułapkę-porowate skaly, dobrze izolowane od góry warstwa nieprzepuszczalne. W tym miejscu tworzą się złoża podobne do wielkiej gąbki nasyconej ropa naftowa i gazem ziemnym.
S. macierzysta: ciemne lupki bogate w mat.org o zapachu naft. Nieprzepuszczalna ,na pow. łatwo się dzielą na cienkie playtki, pozostała część gazu GL matan jest zamknięta w izolowanych mikroskopach lub zw. Z mat.org. Lupki ilaste SA zdiagenezowane (mała porowatość i niska przepuszczalność)Gaz łupkowy a zimny.lupkowy(brak jest samoistnego przepływu gazu do otworów wiert.)G. ziemny (wyst. W specyf. Systemie węglowodorów w którym ta sama formacja skalne jest-s. macierzysta, zbiornikowa, uszczelniająca nie tworzy się w niej pułapek strefy zbiornikowe SA regionalnie ciągle)
WIERCENIE POZIOME- zwiększyło wydobycie z konwent .złóż gazu i ropy. Drenuje znacznie większą obj. Złoża niż pionowe wykorzystywano do ekspl. Łupków macierz.SIEC SZTUCZNYCH SPEKAN- uzyskuje znaczne przepływy by jak najw. Pow. Skały połączyć z system eksploatacj.
BUDOWA CHEM. ORG.: mat. org i pierwotna mat.org.(tlen 65 wegel18 wodor 10)
WODA- niezbędny skl. każdej żywej komórki.
BIALKA-(węgiel wodór tlen)
WEGLOWODORY( C H i O2)glukoza sacharoza
TLUSZCZE, LIPIDY(skon.energia nierozp.w H2O rozpuszczalne w rop.org, mat. wyjściowa w Pr. generowania węglowodorów)
WAZNE ZDARZENIE W HISOTRII ZIEMII
1)uwolnienie CO2 ,fotosynteza,2)zjawiska fotosyntezy(2mln.lat temu wzbog. atmosf. w O2 masowe pojawienie się org.)
Etap1(rozklad H2Opod wpływem energii słonecznej. H-niezbedny do asymilacji CO2 i O2-produkt uboczny tej reakcji do atmos)
Etap2 (reakcja ciemna bez energii slonecznje,CO2 zostaje zw, przez rośliny i po poleczniu z atomow z H powt. Zw org w formie cukru prostego-GLUKOZY)
PREKAMBR(ok2mln , masa org. Powt. Ze szczątków sinic, bakterii. Produkt działalności sinic -stromatolity o char.laminacji)
KAMBR ORDOWIK SYLUR(więcej org) G.SYLUR D.DEWON (rozwój roślin lądowych np. psylofity) DEWON KARBON PERM(rozwój roślin wyżej zorgan. Paprotniki) MEZOZOIK(rozwój roślin drzewiastych Hogomas) KREDA, IIIrzed (przewaga roślin drzewiastych okrytonasiennych -sekwoja)
IIIrzed (złoża węgla brunatnego) Mat.org(zalezy od dostępu światla temp. Składu chem dostępu pożywienia)
KORZYTSNE WARUNKI SEDYMEN.
1)płytkie o zmniejszonej cyrkulacji, 2)sedym. drobnoziarnistego mat. miner, 3)duży udział autochtonicznej i allochtonicznej mat.org
W czasie osadzania czastek org. częściowa lub całkowita destrukcja (zależy od ilości O2 i czasu). W zbiorniku panują warunki redukcyjne i utleniające. Warunki redukcyjnej: (CH2O)n węglowodany->CO2+yCH2weglowodory! tylko w środ redukcyjnych(brak O2) nie dochodzi do pełnego rozkładu mat org.!
2.
Kaustobiolity: ropa naftowa, gaz ziemny i węgle tzn kopalin energetycznych stałych i płonnych pochodzenia org.
Skały macierzyste : materia org w basenach naftowych jest poddawana procesom: 1)Pogrążaniu w wyniku subsydencji dnia basenu. 2) Kompakcji wyciskaniu wody z osadu, 3)Przeobrażeniom termicznym zachodzącym wraz ze wzrostem temp w procesie diagenezy i katagenezy osadu. 4) działalności bakterii. Prowadzi to do ciągłych i nieodwracalnych zmian zwanych dojrzewaniem termicznym. W czasie termicznej ewolucji mat org zmienia własności chemiczne i fizyczne przechodząc przez kolejne stadia przeobrażenia: 1) Stadium diagenezy. 2) stadium katagenezy 3)stadium metagenezy.
Skały macierzyste - kerogen różnice: Kerogen to materia org rozproszona w skale macierzystej powstaje głównie ze szczątków fito i zooplanktonu bakterii glonów i org morskich. Dużo materii org przynoszone jest do basenów z obszarów lądowych przez rzeki i prądy. Masa org w skałach macierzystych jest drobno rozproszona i wymieszana z matrycą mineralną. Skałami macierzystymi są drobnoziarniste iłowce mułowce wapienie mikrytowe.
Ewolucja materii org w kolejnych stadiach litogenezy: 1. STADIUM DIAGENEZY: wstępna lityfikacja osad zmienia się w skałę zwięzłą. Związki organiczne w wyniku mikrobiologicznej degradacji zmieniają się w kwasy huminowe i fulwinowe, a następnie przechodzą w kerogen. W końcowej fazie diagenezy generują: suchy gaz i niewielki ilości węglowodorów ciekłych o dużej masie cząsteczkowej. 2) STADIUM KATAGENEZY : przeobrażenie fazy mineralnej i org głównie pod wpływem temp. Termiczna degradacja materii prowadzi do powstania głównej masy średnich i lekkich węglowodorów. Skała dojrzała generuje ropę i gaz mokry. Równolegle część tych węglowodorów powstaje ze skamieniałości geochemicznych cząsteczkę które uległy tylko niewielkim przemianom. 3) STADIUM KATAGENEZY: wskutek krakingu czyli rozpadu kerosenu i krakingu wcześniej utworzonych węglowodorów tworzą się głównie węglowodory gazowe. W tym stadium generuje się około 90% ogólnej masy węglowodorów. 4) STADIUM METAGENEZY: skała przejrzała następuje ostateczny rozpad termiczny materii organicznej na produkty końcowe: -metan gaz suchy,- pirobituminy produkty metamorficznych przemian ropy naftowej, -antracyt.
Skała macierzysta w warunkach naturalnych długotrwały proces przeobrażenia kerosenu prowadzi do generowania węglowodorów w zakresie temperatur od 50 do 175 stopni C. w typowych basenach sedymentacyjnych: - w temp około 50 C rozpoczyna się intensywne generowanie ropy naftowej, - w temp około 90 C generowanie osiąga szczyt, - w temp około 175 C kończy się etap generowania.
Skała macierzysta:
Kerogen frakcja organiczna skaly osadowej nierozpuszczalna w rozpuszczalnikach org. Koncentrat rozproszonej materii organicznej w skale uzyskany w wyniku zastosowania kwasu solnego HCL i usunięcie węglanów, kwasu HF i isunięcie krzemianów. DOM dispersed Organic Master. W skład rozproszonej materii org wchodzą:szczątki roślinne, zwierzęce, bezpostaciowa substancja stanowiąca mieszaninę materii org i mineralnej. Wszystkie szczątki pochodzenia roślinnego klasyfikuje się w 3 grupach - witrynit, - inertynit, -liptynit.
Frakcja bitumiczna mieszanina węglowodorów i związków organicznych o dużej zawartośći wodoru oraz S,O,N. rozpuszczalna w rozpuszczalnikach org.
Potencjał naftowy skał macierzystych zależy od 4 czynników: ilości kerosenu, jakości, termicznej dojrzałości oraz współczynnika ekspulsji ze skały macierzystej. Zawartość materii org w skale macierzystej mieści się w granicach od 0,5 do 5,0%wag Corg. Największe ilośći węglowodorów w historii powstały z materii org ogrzanej do temp od 60 do 150 C.
Macerały petrograficzne składniki pochodzenia organicznego mające określone i różniące się między sobą własności fizykochemiczne. Mikroskopowo macerały identyfikuje się na podstawie ich: morfologii, wielkości, barwy, refleksyjności, fluorescencji. GRUPA WITRYNITU 3TYP KEROGENU: Macerały powstały w wyniku procesów żelifikacji i humifikacji związków budujących tkanki pni korzeni itp. Na różnych etapach diagenezy. Materia org wzbogacona w grupę witrynitu generuje głównie węglowodory gazowe. GRUPA LIPTYNITU 1i 2 KEROGEN: macerały wywodzą się z woskowych i żywicznych składników roślin odpornych na degradację: żywic, wosków, sporów, kutikul, alg, bakterii. Grupa ta charakteryzuję się największym potencjałem węglowodorowym. Materia wzbogacona w grupę liptynitu generuje głównie węglowodory ciekłe. GRUPA LIPTYNITU - SPORYNIT; megaspora ciemne spłaszczone ciało z zagłębieniem w środku, drobne ciała wokół to miospory. GRUPA 4 INERTYNIT: macerały powstały z lądowej materii roślinnej która uległa gwałtownemu utlenieniu w wyników pożarów lub działalnośći bakterii jeszcze przed jej pogrążeniem. W związku z procesem utlenienia maceraty charakteryzują się: dobrze zachowaną strukturą komórkową, dużą zawartością C, oraz niską zawartością H. Słowo INERTNE oznacza że macerały są chemicznie obojętne i niezgodne do generowania węglowodorów. Macerał amorfinit: powstał z degradacji bakteri, zooplanktonu, fitoplanktonu, nie wykazuje żadnej formy ani struktury.
ZOOKLASTY szczątki pochodzenia zwierzęcego: konodonty graptolity otwornice i chitynozoa. KONODONTY to mikroskamieniałośći do 3mm zbudowane z fosforanu wapnia, występują w skłach osadowych pochodzących z okresu między kambrem a triasem. GRAPTOLITY: półstrunowce od kambru do karbonu szkielet z substancji białkowej ułożonej w pasemka o kształcie półpierścieni, utworzyły kolonie. OTWORNICE mają pancerzyki zbudowane z węglanu wapinia, najstarsze pochodzą z kambru, dzielą się na planktoniczne i bentoniczne. CHITYNOZOA palinomorfy zbudowane z chitynopodobnej substancji org, służą w biostratygrafii do identyfikacji poziomów dolnopaleozoicznych. DINOFLAGELLATES jednokomórkowe org planktonowe żyjące w zbiornikach morskich, jeziornych, brakicznych. Wielkośći do 0,150mm są to skamieniałości przewodnie mezozoiku. ACRITARCHY okres od prekambru do czwartorzędu, org jednokomórkowe morskiego pochodzenia, zaliczane do palinomorf.
Stopień przeobrażenia składników budujących rośliny: wszystkie składniki cechują się zróżnicowaniem udziałem % atomów C,H,O, poszczególne składniki stają się bardziej homogeniczne i różniące w składzie elementarnym między nimi stopniowo zacierają się.
Na podstawie ilośći wodoru w skale macierzystej kerogen został sklasyfikowany na 4 typy które odpowiadają biologicznym typom materii org.
1TYP KEROGENU( grupa liptynitu):
Pochodzi ze szczątków glonów alg, wartość stosunku atomowego H/C jest najwyższa, charakteryzuje się najwyższym potencjałem węglowodorowym. 2TYP KEROGENU(grupa liptynitu): to morska materia org pochodzi z org planktonicznych jest głównym źródłem węglowodorów ciekłych. 3TYP KEROGENU(grupa witrynitu i inertynitu): pochodzi ze szczątków wyższych roślin lądowych zbudowanych z celulozy ligniny kutyny żywicy i wosków, generuje węglowodory gazowe, wzbogacone w woski roślinne przez co generują też węgl ciekłe. 4TYP KEROGENU(grupa witrynitu i inertynitu):: ma najniższe wartości stosunków atomowych H/C, brak potencjału węglowodorowego przez gwałtowne utlenienie.
Kerogen 1 i 2 typ wywodzi się z niżej rozwiniętych roślin i zwierząt wchodzi w skład skał macierzystych które generują ropę naftową. Kerogen 3 i 4 z wyższych roślin wchodzi w skład skał macierzystych które generują gaz ziemny i maja mały potencjał do generowania węgl ciekłych.
3
ocena stopnia dojrzałośi materii organicznej:skała maierzysta w czasie term. ewolucji, przechodzi przez kolejne stadia przeobrażenia: diagenezy, katagenezy, metagenezy zmienia to własnośi chem i fiz
proces ten polega na wzroście zawartości pierwiastka wegla Cdaf, ubytkiem czesci lotnych V^daf (H2O, CO2, CH4) oraz spadkiem H^daf, czyli obniżeniem stosunku H/C w osadzie organicznym rejestrowanie tych zmian służy jako wskaźnik dojrzałości skały macierzystej daf- w stanie suchym, bez popiołowym
Analiza pizolityczna metoda rock-eval: bada kerosen w celu oszacowania jego ilości, typu genetycznego, dojrzałości termicznej i potencjału węglowodorowego. Polega ona na podgrzewaniu w piecu próbki skały w strumieniu helu i selektywnym analizowaniu uzyskanych parametrów: S1(mg HC/g skały ) ilość wolnych węglowodorów uwolnionych ze skały w trakcie pirolizy w temp 180-350. SA to węglowodory już obecne w próbę skały jeszcze przed analiza, uwalniane na początku procesu pirolizy. S2 (mg HC/ g skały) ilość węglowodorów wygenerowanych podczas termicznego rozkładu (krakingu) materii organicznej (kerogenu) w temp 300-600.jest to ta cześć węglowodorów która kerosen mógłby jeszcze wyprodukować gdyby w dalszej ewolucji znalazł się w odpowiednich warunkach.
S3 ilość związków tlenowych (CO2) które powstają w pirolizie w temp 300-390. wskazuje ile jest tlenu w kerosenie. Tmax temp maksymalna w której w pirolizie wydziela się najwięcej węglowodorów jest to maks pik S2. zalezy od natury kerosenu i wskazuje stadium dojrzałości skaly macierzystej.
S4 ilosc wegla organicznego (rezydualnego) który powstal w czasie spalanie w temp 600C.
Te parametry pozwalają obliczyć wskaźniki charakteryzujące skale macierzysta: całkowita zawartość węgla organicznego TOC (Total organic content) TOC= S1+S2+S4 (% wag). wartość TOC ocenia macierzystość skały : zła- TOC<0,3 ; średnia - 0.3<TOC<1; dobra - 1<TOC<2; bardzo dobra - TOC>2.
wskaźnik potencjału naftowego S1+S2 (mg HC/ g skały): obrazuje maks ilość weglowodoow która mogla wygeneowac w procesie przeobrażania materii organicznej, ocenia tez macierzystość skaly: słaba - S1+S2<2; przeciętna - 2< S1+S2<6; dobra - S1+S2>6. wskaźnik wodorowy HI+ S2/TOC; wskaźnik tlenowy OI= S3/TOC. porównanie HI i OI oraz stosunków atomowych H/C i O/C pozwala sklayfikowac kerogen na typy genetyczne: I - algowy; IIA - sapropelowy; IIB - mieszany; III - humusowy; IV - inerty nitowy.
Potencjał węglowodorowy: III typ kerogenu : HI= 250 HC/ g TOC; II B kerogenu 250< HI<450 mg HC/g TOC; IIA typ kerogenu HI> 695 mg HC/ g TOC;
Tmax okresla granice kolejnych faz zaawansowania procesow generowania węglowodorów: III typ kerogenu: Tmax <430 - faza gazu wstępnego; 430< Tmax <435C - poczatek generowania ropy; 465 <Tmax< 470 - koniec tej fazy; Tmax> 465- faza gazu suchego.
Optyczne metody oceny stopnia dojrzałości materii organicznej: - A)wsk. refleksyjności witrynu Ro; - B)wsk przeobrażenia termicznego palinomorf TAI; -C) zmiany barw fluorescencyjnych glonow(Tasmanitów); -D) wskaźnik przeobrażenia barw konodontow CAI; A) zmiany optyczne przyjęto za wzorcowe. polega na pomiarze natężenia fotopradow powstałych pod wpływem światła odbitego od pow maceratu witrynitu i porównuje się do intensywności światła odbitego od pow wzorca. pomiary klasyfikuje si e w grupach z których każda obejmuje interwal zdolności refleksyjnej 0.05%. Stadium diagenezy Ro <0,5 - 0,7% s.m. niedojrzała; - stadium katagenezy 0,5 - 0,7 % < Ro < 1,3% główna faza generowania ropy „okno ropne”, 1,3 <Ro< 2,0 % faza generowania gazu mokrego, „okno gazowe”; - stadium metagenezy Ro>2% faza gen. gazu suchego, CH4 wysokotemperaturowy.B) TAI opiera się na zdolności pochłaniania światła przez palinomorfy, wraz ze stopniem przeobrażenia termicznego następuje ich zmiana zabarwienia. - stadium diagenezy - barwy żółte, pomarańczowe, skała niedojrzała do generowania HC; stadium katagenezy - roczne odcienie brązu skala zdolna do generowania ropy i gazu; stadium metagenezy - barwa czarna skala jest wysoko przeobrazona. C) wraz z postępującym przeobrażeniem termicznym barwy fluorescencyjne Tasmanitow zmieniaja się: - zielony Ro = 0,5%; zolty Ro = 0,7%; pomarańczowy Ro= 0.9%; czerwony Ro = 1,1 - 1,2 %; Gina pod koniec strefy generowania ropy; Ro ~ 1,3%.D) CAI okresla potencjal naftowy morskich skal węglanowych, od kambru do triasu. wzorcami sa wykalibrowane konodonty. wypreparowane konodonty poddawane sa analizie i porównuje je z indeksem kolorów i odpowiadającym im temp. CAI 1 diageneza T, 50- 80C jasny braz skala niedojrzała do generowania ropy; CAI 1.5 diageneza 60<T<140C ciemniejszy braz - skala dojrzała do generowania ropy; CAI 2 - katageneza 110<T<200C ciemniejszy brąz skała dojrzała do generowania ropy (szczyt generowania) i kondensatu; CAI3 katageneza 190<T<300C ciemniejszy brąz skala dojrzała do generowania kondensatu i suchego gazu; CAI4 metageneza 300<T<480C czarnych brąz skala dojrzała do generowania suchego gazu; CAI5 metamorfik; 360<T<550C; czarny - poziom meta antracytu skala macierzysta- efektywna s.m. powinno charakteryzować się zawartością: macerałó gr. liptynitu >15%, kerogenu II typy od 20 do 30%, wskaźników wodorowych HI> 200 mg HC/g TOC, stosunków atomowych H/C od 0.8 do 0.9
Procesy Dia- kata- metagenezy:- 3 strefy głębokościowe pogrzebania osadow: Dia- kata- metagenezy. - ciągły proces przeobrażania materii organicznej w kerogen wraz z subsydencja basenu i rosnącym ciśnieniu i temperaturze. Diageneza: jest od pow. ziemi do głębokości kilkuset metrow gdzie temp. nie przekraczają 50C, minerały ulegają rozpuszczaniu i ponownemu wytracaniu z wod gruntowych a większa cześć materii org. zostaje utleniona bądź rozlozona. w gornej części strefy wysoka aktywność metalogenicznych bakterii anaerobowych prowadzi do powstania gazu biogenicznego glownie CH4. Katageneza: kompakcja skały i utrata wody temp 50-150C, ciśnienie do ok. 1500atm, głębokość 3,5-5km. materia przeobraża się w kerogen a następnie w ciekle węglowodory. wzrost głębokości proces krakingu- procesy ropotwórcze ustępują miejsca tworzeniu się gazu termogenicznego. tworzący się gaz mokry bo zawiera znaczne ilości etanu, propanu, butanu które latwo ulegaja skropleniu.Metageneza: wczesne stadium metamorfizmu głębokość 3,5- 4km, temperatura pow 150C, cisnienie ok. 1500atm. transformacja pozostałej materii org w gaz suchy (czysty termogeniczny metan) i residuum- pozostałość zasobna w pierwiastek węgiel, która ulega antracytyzacji.