Tài liệu dieu kien dia chat thuy van trong hinh thanh,tich tu,bao ton va pha huy mo dau va khi ppt

VAI TRÒ CỦA ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN TRONG SỰ HÌNH THÀNH, BẢO TỒN VÀ PHÁ HUỶ CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ I GIỚI THIỆU CHUNG Điều kiện địa chất thuỷ văn (ĐKĐCTV) có ý nghóa quan trọng việc hình thành , bảo tồn phá huỷ tích tụ dầu khí Trong suốt trình hình thành, tích tụ, biến đổi phá huỷ mỏ (vỉa) dầu khí liên quan chặt chẽ với môi trường nước Tuỳ theo tính chất hoạt động ĐKĐCTV mà có vai trò nhân tố kiến tạo hay phá huỷ tích tụ dầu khí Ngay trầm tích bắt đầu hình thành, vật chất hữu chất khí chứa nước chôn vùi với nước chất trầm tích Các trình sinh hóa, địa hóa, hóa lý biến đổi vật chất thành dầu khí diễn môi trøng nước Dầu khí hình thành hỗn hợp với nước hòa tan phân tán nước nước di chuyển tới tầng dị dưỡng dầu, khí tách khỏi nước nhiều nguyên nhân khác nhau: phân dị trọng lực, mao dẫn… dầu khí chiếm vị trí cao cấu tạo Đó trình tích tụ dầu khí để tạo thành mỏ (vỉa) (Hình 1) oil Hình 1a Hình 1b oil Hình Dầu khí chiếm vị trí cao cấu tạo địa chất Hình 1.a: Kiến trúc vòm muối Hình 1.b: Kiến trúc phay phá Các tích tụ điều kiện định giữ mối cân động với nước tồn (Hình 2) Hình Các tích tụ dầu khí mối cân động với nước Hình 2.a: Kiến trúc nếp lồi Hình 2.b: Kiến trúc bẫy địa tầng ( bất chỉnh hợp) Hình 2.a Hình 2.b Nhưng ĐKĐCTV thay đổi điều kiện làm vỡ mối cân động đó, nước xâm nhập vào vỉa dầu khí lôi kéo (phá huỷ học) hoăc kéo hẳn dầu khí nhâp vào nùc (bằng đường hòa tan hỗn hơp) xoá hẳn dầu khí nước tồn chất oxi hoá (phá huỷ hoá học) * Sự hòa tan hydrocacbon nước: Nghiên cứu hòa tan hydrocacbon nước có vai trò quan trọng việc giải thích thành tạo, bảo tồn phá huỷ tích tụ dầu khí điều kiện nhiệt độ, áp suất bình thường hệ số hoà tan hydrocacbon nước không lớn Chẳng hạn chất khí : Mêtan : 0,033 Butan : 0,036 Ne : 0,016 Etan : 0,047 Izobutan : 0,025 O2 : 0,031 Proâpan : 0,037 CO2 : 0,087 H2S : 2,58 Sự hòa tan vật chất hữu nước phức tạp tính đa dạng, phức tạp chúng Vật chất hữu nước tồn nhiều dạng: vật chất hữu không bay hơi, vật chất hữu bay ( axit béo, Efir, xpirt( cồn, rượu), cacbuahydrô thơm, amin…) Do khả hoà tan vật chất hữu nước khác tuỳ theo thành phần chúng Ví dụ: hydrôcacbua lỏng tan nước cất 20oC ( g/kg): Pentan : 0,36 Benzo : 1,865 Octan : 0,014 điều kiện nước đất, xuống sâu nhiệt độ, áp suất tổng độ khoáng hoá nước tăng độ hoà tan hydrocacbua tăng mạnh Thí dụ Theo nghiên cứu nhà khoa học Châu Âu độ hoà tan số chất khí theo nhiệt độ áp suất sau (cm3/g nước): Áp lực Mêtan Etan Prôpan o o o o o o o (kg/cm ) 60 100 160 60 100 160 60 100o 160o 50 0.93 0.84 1.24 0.75 0.69 1.004 0.27 0.35 0.49 100 1.70 1.58 2.39 0.93 0.99 1.64 0.28 0.38 0.62 200 2.75 2.71 4.10 1.08 1.31 2.33 0.29 0.41 0.72 400 4.17 4.18 6.70 1.25 1.55 2.95 600 5.04 5.18 8.60 1.37 1.75 3.35 Đối với hydrocacbua lỏng hạn Benzen: nhiệt độ tăng độ hòa tan tăng lên nhiều, nhiệt độ đạt 107 oC độ hoà tan 5,07g/kg, nhiệt độ = 300oC - 146g/kg II VAI TRÒ CỦA ĐKĐCTV TRONG VIỆC HÌNH THÀNH CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ 1.VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SỰ BẢO TỒN VẬT CHẤT HỮUCƠ Trong giai đoạn đầu trình trầm tích, vật chất hữu lắng đọng môi trường nước Với môi trường có lượng thấp, chế độ nước yên tónh điều kiện cho trầm tích hạt mịn bùn, sét tích tụ Các môi trường chủ yếu vùng ven biển, cửa sông tam giác châu, đầm lầy…tất môi trường môi trường nước Đây điều kiện tiên cho bảo tồn vật chất hữu điều kiện yếm khí Hình Thể trầm tích lấn dần biển môi trường tam giác châu, gần bờ trầm tích cát chủ yếu gọi đồng tam giác châu Tiến xa trán tam giác châu gồm thấu kính cát bao quanh trầm tích sét Các thấu kính tạo thay đổi chế độ dòng chảy sông mực gốc Tiến xa phía biển tiền tam giác châu, nơi chủ yếu trầm tích hạt mịn, có độ sâu nước đủ lớn để tạo nên môi trường khử cho bảo tồn vật chất hữu không bị oxy hóa Trong trình phân hủy vật chất hữu có mặt oxy, điều kiện độ sâu đáy bồn nhỏ nước chuyển động tốt, oxy từ mặt theo tuần hoàn nước xâm nhập vào lớp trầm tích Trong trường vật chất hữu tạo thành dầu khí mà chúng bị oxy hóa tạo thành CO2 nước Còn lớp nước tương đối dày biển tương đối yên tónh xâm nhập oxy vào lớp trầm tích bị hạn chế Trong trường hợp phân hủy vật chất hữu không hoàn toàn, phần lớn chúng biến đổi thành khí lớp bảo vệ nước thoát không bảo tồn Khi độ sâu bảo đảm, nước lại yên tónh, điều kiện hạn chế cao độ xâm nhập oxy vào lớp trầm tích dẫn đến phân hủy vật chất hữu hoàn toàn điều kiện khử Các lớp trầm tích hạt mịn tạo thành lớp bảo vệ, mặt không cho oxy mặt xuống, mặt khác không cho khí cacbon khí khác thành tạo chứa với nước lỗ hỗng trầm tích mẹ thoát lên ĐKĐCTV DI CHUYỂN DẦU VÀ KHÍ Sau vật chất hữu chuyển hoá thành dầu khí, để giải phóng vi dầu khỏi đá mẹ cần yếu tố tăng nhiệt độ, áp suất dung môi hoà tan như: nước, khí dầu Khi tăng nhiệt độ xuất sản phẩm hydrocacbon (HC) Do đó, điều kiện tăng áp thiết lập bắt đầu vận động vi dầu Chúng có xu hướng hội tụ thành giọt lớn, đám lớn vận động kênh dẫnlà khe nứt, lỗ hổng thoát khỏi đá mẹ *Sự dịch chuyển chúng xảy có liên quan chặt chẽ đến họat động nước Trong giai đoạn dầu, khí nước di chuyển áp lực địa tónh Những tầng trầm tích phía chịu áp lực tầng trầm tích phía trên, chúng bị ép nén lại, làm thể tích tầng giảm đi, nước dầu khí thoát theo hướng từ lên trên, từ trung tâm rìa bồn Trong giai đoạn nước di chuyển khuyếch tán, hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ nhỏ Khi bị chìm dần, sét bị nén ép đuổi nước kèm theo sản phẩm biến đổi vật liệu hữu cơ, sâu lượng nước sét giảm dần Hedberg (1936) Tisot (1967) làm thí nghiệm thấy độ Hình Mô hình biểu thị thoát nước bị nén ép tải trọng (áp lực) sâu 560m sét giải phóng 88% nước, độ sâu 1500m sét giải phóng 95% nước độ sâu 2500m sét giải phóng 98% nước Càng sâu lượng khí hoà tan nước nhiều sinh nhiều chịu áp lực lớn Chúng bị đẩy vào nước vận động tiếp tới đá chứa Một số thí nghiệm Snarski A N cho thấy tăng áp suất nhiệt độ độ sâu > 3100m, xuất áp suất nước tăng tới 750at, lớn gấp 2,5 lần áp suất thuỷ tónh lớn gấp 1,1 lần áp suất địa tónh Lamtadje V J làm thí nghịêm với sét chứa dầu nước, áp suất tăng tới 5000kg/cm2 nước dầu bị đuổi Với áp suất có điều kiện mở khe nứt giải phóng giọt dầu nguyên sinh với bọt khí nước khỏi nơi cư trú Chúng hội tụ tạo thành giọt lớn, sau bị đẩy tiếp Khi lớp sét bị nén ép, giảm lỗ rỗng gây giảm áp ( giảm thể tích ban đầu) đẩy vi dầu đồng thời làm giảm lực hấp phụ sét Độ sâu lún chìm lớn dẫn đến nhiệt độ, áp suất địa tĩnh áp lực chất lỏng tăng cao, thuận lợi cho trình di cư đẩy hydrocacbon khỏi đá mẹ *Các trạng thái di chuyển dầu khí: Các dạng dịch chuyển dầu khí liên quan chặt chẽ đến hoạt động nước: dạng dung dịch thực (trong nước), hòa tan vi dầu nước dạng màng dầu nước, dạng keo- nhũ tương (nhân misel), hòa tan vi dầu nước bão hồ khí nén a) Di cư hydrocacbon dung dịch phân tử nước: Dung dịch thật (hoà tan nước ), pha chủ yếu sinh dầu thường có tới 20-25 mg/l vi dầu Trong chiếm ưu HC bão hịa Nếu tăng To= 200oC khả tăng tới 10 lần (Hình 5) Hình Sự hòa tan số HC theo nhiệt độ Ở giai đoạn lắng nén,nước tự bị đuổi khỏi đá tới 80-90%và chiếm phần khơng gian rỗng Phần nước cịn lại có hai dạng: nước liên kết vật lý nước liên kết hóa học bền vững – nước tham gia vào cấu trúc phân tử Khi lún chìm, tăng T o P làm tăng khả tách nước liên kết vật lý, chí phần nước liên kết hóa học khỏi hạt sét Các yếu tố tạo áp lực gây nứt nẻ thủy lực tới vỉa tạo thành khe nứt, vết rạn Như lúc đầu tách nước tự do,sau đới nhiệt xúc tác tách nước liên kết nén ép tăng thể tích khí chất lỏng khỏi đá mẹ Tuy nhiên, loại di cư không chiếm tỷ trọng lớn Trong lớp đá me,ï dầu có nước thấp mức bão hòa vi dầu di cư với nước bị hòa tan Nếu nước bão hòa vi dầu dầu tách khỏi nước trước bị đuổi khỏi đá mẹ, có nghóa tách dòng vi dầu riêng bị nước lôi b) Di cư hydrocacbon dung dịch keo nhũ tương Khi nghiên cứu chế hòa tan keo nhũ tương thấy rằng, trình tạo nhũ ranh giới nước- vi dầu vật liệu hữu khác phát lượng lớn chất có hoạt tính bề mặt phân tử có khả quang học, mang tính chất ưa nước ( OH,COOH,NH…) kỵ nước dạng phân tán Chúng có khả giảm tính dính, giảm sức căng bề mặt Vì chúng di chuyển độ nhớt tương tự Các chất lại tồn khoảng nhiệt độ áp suất rộng Việc tách dầu khỏi dung dịch keo xảy bị pha loãng nước đá chứa, thay đổi pH môi trường chứa kali, tăng khả chuyển hóa nhiệt xúc tác hợp chất cao phân tử Lượng vi dầu chuyển động dạng keo- nhũ tương thường gấp 10 lần loại vi dầu dung dịch thực Quá trình nứt nẻ thủy lực tạo khe nứt thuận lợi cho trình di cư nhân misel- nhũ tương c)Sự di cư pha hydrocacbon Di cư nguyên sinh vi dầu dung dịch có khí nén hydrocacbon lỏng nhẹ thường tượng tách ngược dòng (dầu nhẹ hòa tan khí) dạng di cư chiếm tỷ trọng lớn Dòng chất lỏng có khí hòa tan làm giảm độ nhớt, giảm tỷ trọng, giảm độ bám dính, giảm áp lực mao dẫn, tăng áp lực làm cho dòng chất lỏng có tính linh động di cư dễ dàng • Trong khoảng nhiệt độ từ 40-200oC cao áp suất đạt từ 4-70MPa cao hơn, phát khả hòa tan sản phẩm bitum dầu khí nén thiên nhiên Khả hòa tan khí tăng mạnh tăng lượng phân tử khí: N2 HC aromatic bipoly > axit amin > nhựa > asphalten • Cấu trúc HC bitum bị khí chiết khỏi đá thường tựa condensate phân đoạn tương tự condensate dầu Nếu tăng T, P độ ẩm đá thành phần dung dịch hỗn hợp khí có khả tăng thành phần HC aromatic hỗn hợp bão hòa, dị nguyên tố (S,N,O) Lượng dầu khí sinh ạt tạo nên áp lực phần lớn đẩy chúng khỏi đá mẹ dòng khí nén Quá trình di cư tích cực xảy dạng hạt, giot, màngtrong bọt khí Các lực mao dẫn sức căng bề mặt thuộc hệ thống sét-nước-HC cần thiết để đẩy vi dầu từ lỗ hổng nhỏ vào lỗ hổng lớn sức căng bề mặt nước phải lớn dầu Từ đó, nước làm nhiệm vụ thay vi dầu đẩy dầu khỏi lỗ hổng nhỏ 3.VAI TRÒ CỦA ĐKĐCTV TRONG SỰ HÌNH THÀNH CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ *Sau dầu khí hình thành, chúng di chuyển đến tầng đá chứa, điều kiện cho phép (cấu tạo địa chất, T, P…) chúng bị giữ lại tầng đất đá (bẫy) tạo nên vỉa chứa Các HC di cư hình thức sau: • Di cư tự lượng khí đạt giá trị cao khả bão hòa nước, khí hay HC lỏng tách khỏi nước, di cư tự theo dòng xảy liên tục diễn bề mặt hạt rắn…(Hình 6) • Di cư với nước khả bão hòa nước, đặc biệt có áp suất cao Khi áp suất HC lỏng tách khỏi nước • Di cư mao quản xảy áp suất khí hay hỗn hợp lớn lưc bám dính dầu vào mao mạch Hình 6b Dầu di cư tự theo dòng chiếm vị trí cao vỉa Hình 6a Sự di cư tự theo dòng dầu *Sau vi dầu trang thái keo-nhũ tương với nước hoăc hỗn hợp dầu nước đat tới bẫy chứa, nhiệt độ tăng cao hay thời gian địa chất lâu dài, đăc biệt bổ sung thành phần HC nhẹ dung môi hữu dầu tách khỏi nước lên (Hình 4b) Nước có tỷ trọng lớn lắng xuống (quá trình phân dị trọng lực tự nhiên) *Trong trường hợp vi dầu vận động với nước dạng nhũ tương điều kiện nhiệt độ áp suất cao, sau đạt tới bẫy chứa lại áp suất nhiệt độ, hỗn hợp dầu nước bị tách ra- dầu lên nước lắng xuống *Sự vận động dầu khí diễn đá chứa xảy áp lực trọng trường, lực mao dẫn áp lực thủy động dạng di cư thẩm thấu Hoặc nhiệt độ tăng lún chìm, độ nhớt, tỷ trọng, sức căng bề mặt dầu giảm, tăng tính linh động, bổ sung thành phần nhẹ, lực mao dẫn yếu dần, dẫn tới lực dầu tăng cao xảy di chuyển tới vùng có áp suất, độ bão hòa lớn (khí dầu nhẹ nên mặt nước) Các giọt dầu di cư qua lỗ rỗng áp lực dầu khí (áp lực nổi) thắng lực mao quản tác dụng áp lực phần Nếu giọt dầu nhỏ kích thước lỗ hổng di chuyển qua dễ dàng Nếu giọt dầu lớn kích thước lỗ hổng tự thân có khả biến đổi hình dạng (kéo dài ) để lọt qua lỗ hổng áp lực nén loại : áp lực đẩy , áp lực thủy tónh áp lực mao dẫn Hình Các giọt dầu di cư qua lỗ rỗng Mối quan hệ với lực mao quản, khả biến dạng chúng Giọt dầu biếntđổiu có khả Giọ dầ hình dạng để dịch chuyển qua lỗg đểg biến dạn rỗn dịch chuyển qua lỗ rỗng Tốc độ vận động nước tác động mạnh có sức lôi bọt khí giọt dầu khỏi lỗ rỗng *Sự hình thành tích tụ dầu khí tác dụng chế độ thủy động lực: (ngoài yếu tố áp suất vỉa-áp suất bão hòa HC, chất HC) + Chế độ thủy động lực đóng vai trò quan trọng tích lũy ban đầu: -Nếu vỉa dòng chảy tích lũy dầu khí vị trí nằm ngang, đáy nước, phía dầu khí 10 • Nếu hoạt động nâng lên đưa đến bào mòn, nước tầng thấm xuống phá huỷ mỏ • Nếu hoạt động chìm xuống làm nhiệt độ áp suất tăng lên dẫn đến biến chất dầu khí • Nếu uốn nếp hay đứt gãy xảy ra, khe nứt làm cho nước, dầu khí dó thoát nước xuống dẫn đến phá huỷ mỏ B Trong điều kiện thuỷ động:  Mặt tiếp xúc dầu nước, khí - nước mặt nghiêng nghiêng theo hướng vận động nước  Nước phá huỷ vỉa mỏ dầu khí đường học, hoá lý, hoá học sinh hố • Phá huỷ học vỉa dầu khí bị nước mang trạng thái lơ lửng thành phần dịng nhiều pha • Sự phá huỷ hố lý vỉa hồ tan dầu vào nước có thay đổi điều kiện phù hợp • Vỉa dầu khí mặt hố học bị phá huỷ oxy hóa hydrocacbon vật chất hoà tan nước, chủ yếu oxy sunfat • Cuối cùng, phá huỷ sinh hố diễn với tham gia vi khuẩn 20 Mỗi dạng phá huỷ vỉa hydrocacbon nước nêu có đặc trưng quy luật Ngồi ra, trình đặc trưng vỉa dầu khí 1) Phá huỷ học: • Phá huỷ học ( thuỷ lực ) vỉa dầu khí nước bắt đầu hình thành độ dốc mặt tiếp xúc dầu - nước hay khí - nước Trạng thái nằm ngang mặt tiếp xúc trường hợp cá biệt tồn nước hồn tồn khơng vận động Ví dụ: hoạt động nâng lên làm cho nước ngấm vào vỉa mạnh građien thuỷ lực tăng lên Mặt khác, građien thuỷ lực tăng lên làm cho mặt tiếp xúc dầu - nước tăng lên vượt góc dốc tầng chứa phá huỷ mỏ Hoặc tượng phá huỷ kiến tạo, tượng bóc mịn làm cho liên hệ tầng thay đôi hướng, thay đổi tốc độ vận động nước bồn làm phá huỷ mỏ thành tạo • Theo M Habbert, phụ thuộc độ dốc bề mặt tiếp xúc dầu nước hay khí nước vào độ dốc thuỷ tỉnh biểu diễn biểu thức sau: Tgα=βn/(βn-βd)* dh/dx=dz/dl Trong đó: θ - góc bề mặt tiếp xúc dầu - nước mặt phẳng ngang dz/dl - độ nghiêng bề mặt tiếp xúc dầu - nước dh/dx - độ nghiêng bề mặt áp lực (độ nghiếng thuỷ lực ) βn - mật độ nước βd - mật độ dầu ( thay vào βd βk ta có biểu thức cho khí) Biểu thức thay biểu thức sau: Tgα=βn/(βn-βd)*i Trong đó: i - độ dốc thủy lực Như vậy, độ dốc bề mặt tiếp xúc dầu - nước ( khí - nước ) tỷ lệ thuận với độ dốc thuỷ lực phụ thuộc vào tương quan mật độ chất lỏng tiếp xúc ( gọi hệ số tăng cường ) 21 H 17 Biểu đồ quan hệ bề mặt tiếp xúc dầu nước với góc dốc bề mặ áp lực tỷ trọng dầu • Đối với dầu nặng ( mật độ cao hơn) độ dốc mặt tiếp xúc dầu - nước lớn nhiều so với dầu nhẹ ( mật độ nhỏ ) khí • Mật độ khác dầu – khí có ý nghĩa quan trọng chọn giá trị ρn ρd, độ dốc bề mặt tiếp xúc dầu - nước độ dốc thuỷ lực lớn độ dốc bề mặt tiếp xúc khí - nước năm lần Tuy nhiên, vỉa khí béo, đặc biệt áp lực cao, giá trị tỷ lệ thấp ( gần hai lần ) • Độ dốc bề mặt tiếp xúc dầu - nước khí - nước dấu hiệu hướng vận động nước 22 H 18 Sự di chuyển nước dẫn đến phấn bố lại tích tụ dầu khí bẫy • Nếu độ dốc bề mặt tíêp xúc dầu - nước hay khí - nước dốc góc dốc cánh bẫy vịm dầu khí hồn tồn bị đẩy khỏi nó, vỉa bị phá huỷ Đây phá huỷ học vỉa dầu hay khí 2) Phá huỷ hố lý:  Phá huỷ hố lý đường hồ tan nước vỉa thường gặp vỉa khí Khi tăng áp lực vỉa ( lún chìm ), gia tăng không tương ứng với gia tăng độ bão hồ khí nước, metan vỉa bị hoà tan vào vỉa bị biến Điều kiện đặc biểt thuận lợi để hoà tan vỉa khí nhiệt độ vượt 1000- 120 0, độ hoà tan nước tăng đột ngột  Đối với vỉa dầu, độ bão hoà tan hydrocacbon dầu nước so với metan đồng đẳng gần nó, phá huỷ hố lý xảy cách hồ tan đống vai trị khiêm tốn Có thể cho rằng, diễn hồ tan có lựa chọn hợp phần riêng dầu 23  Dầu khí tồn môi trường khử bảo tồn mơi trường khử, cịn điều kiên oxy hố chúng bị phá huỷ 3) Phá huỷ hoá học:  Phá huỷ hố học vỉa dầu khí cịn đường oxi hố cabuahydro oxy sunfat hồ tan nước vỉa có ý nghĩa lớn lưu ý từ lâu  Phá huỷ hoá học khơng phá huỷ mỏ dầu khí mà cịn phá huỷ dầu khí Nó làm cho dầu khí khơng cịn giữ ngun tính chất hố học chúng  Quá trình thường liên quan chặt chẽ với q trình phá huỷ sinh hố Phá huỷ sinh hoá cacbuahydro bị vi khuẩn ăn hết Cả hai dạng phá huỷ vỉa dầu khí cần phải xét chung  Khi nước ngấm xuống mang theo thành phần có khả oxi hố cacbuahydro phá huỷ (H 19), theo sơ đồ phản ứng sau: CnH2n+2 + O2  CO2 +H2O CH4 + O2  CO2 +H2O H 19 24  Oxy hố khí cacbuahydro thực nhờ hồ tan nước oxy Theo kết khảo sát người ta thấy độ sâu 500-600 m cịn gặp oxy với khối lượng từ vài phần trăm 4-5 mg/l, thêm mức độ phổ biển phụ thuộc vào điều kiên địa chất thuỷ văn, vận tốc trao đổi nước thấm, hàm lượng sulfid vật chất hữu đá Trong nước tiếp giáp với dầu khí, oxy khơng gặp Vì khả xâm nhập oxy xuống sâu hạn chế mỏ dầu phân bố gần đới thấm bị phá huỷ  Sự phá huỷ hoá học mỏ cacbuahydro quan tâm nhiều phá huỷ tác dụng sulfat.Quá trình khử sulfat, hay q trình oxy hố cacbuahydro sulfat xảy ta đặc biệt mạnh mẽ có mặt vi khuẩn khử sulfat  Sulfat hoà tan nước nước mang đi, thời gian để phá huỷ mỏ dầu hay khí tác dụng khử sulfat phụ thuộc vào: − Nồng độ SO4-2 nước − Diện tiếp xúc dầu nước − Tốc độ vận động nước − Trử luợng dầu khí − Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như: nhiệt độ, áp suất, vi sinh vật yếu tố khác… Người ta lập biểu thức để xác định thời gian phá huỷ mỏ dầu khí tác dụng sulfat: Tox = 6*Kox*Qk /Un*F*mox Trong đó: − K - Hệ số oxi hoá phản ứng ( phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, dạng mỏ, loại dầu mỏ ) − Un - Tốc độ vận động nước − F - Diện tích tiếp xúc dầu nước 25 − Mox – Hàm lượng sulfat nước − Qk - Trữ lượng khí ( hay dầu ) − H 20 Q trình oxy hố cacbuahydro sulfat 4) Phá huỷ sinh hoá: Điều kiện để oxy hố sinh hóa cacbuahydro cịn đựợc nghiên cứu Vi khuẩn khử sulfat phát triển nhiệt độ lớn 90-95 0C, độ khoáng hoá nước ( nước muối ) gần vượt 300g/l, pH < 26  Cuối cùng, cần phải xét ảnh hưởng hình dạng vỉa kích thước tương đối tiếp xúc dầu - nước khí nước oxy hoá, vận tốc oxy hoá vỉa lớn diện tích bề mặt tiếp xúc lớn so với dung tích vỉa Sự oxy hóa nước vỉa “ nước “ vỉa với đầu vát mỏng ( H 21 ) chứa nước chen diễn nhanh so với có nước rìa dầu khí; vỉa có độ cao khơng lớn oxy hoá nhanh so với vỉa cao  Những biểu phá huỷ mỏ thể nhiều dấu hiệu, dấu hiệu có ý nghĩa vơ quan trọng cơng tác thăm dị tìm kiếm mỏ dầu, khí, đới dầu khí Trong dấu hiệu có nhiều dấu hiệu liên quan đên hoạt động nước là:  Thốt khí: Trong mạch nước ( tất nhiên khơng phải tất liên đến phá huỷ mỏ ) Nhưng mạch nước chứa nhiều H 2S nhiều CH4 có khả kết phá huỷ mỏ dầu, khí  Mạch nước lên ( nước actezi ): Kèm theo cát mạch nước lên có áp lực mạnh, theo cát tầng chứa nước vào khe nứt sét hay đá cứng khác 27  Núi lửa bùn vùng phát triển sét, áp lực khí mạnh làm cho khí nước lên sét xói mềm tạo núi lửa bùn vùng nước dầu đùn lên  Những mạch nước có tổng khống hố cao chứa nhiều nguyên tố Br, I, vật chất hữu V.Các trình địa chất thủy văn giai đoạn thành đá Dung dịch nước thạch hấp thụ đới trầm lắng ( tương ứng giai đoạn trầm lắng) tới đới biến chất đới biểu sinh Khi tương tác với chất rắn, dung dịch nước tham gia tích cực vào hình thành biến đổi đất đá, đồng thời thân thay đổi phần dung dịch nước lại sản phẩm trình thành đá Khi xét giai đoạn thành đá, cần giải đáp vấn đề sau: - Nguồn gốc dung dịch nước - Các trình địa chất thủy văn đặc trưng - Các trình thành đá quan trọng diễn tương tác dung dịch nước với chất rắn trầm tích đất đá - Các thay đổi đặc trưng thành phần dung dịch nước q trình tương tác - Các khống vật tạo thành tương tác dung dịch nước( Khoáng vật thủy sinh) Giai đoạn trầm lắng : - Các dung dịch nước thủy ( sông, hồ, biển…) đóng vai trị quan trọng q trình trầm lắng vật liệu trầm tích hữu - Giai đoạn dường chưa có dung dịch nước thạch Tuy nhiên, có vài ảnh hưởng gián tiếp nước thạch có khối lượng lớn chúng trộn lẫn với nước bồn ( ví dụ trường hợp nước thạch biển) Giai đoạn tạo đá : - Trong trình tạo đá ( diagenes) dung dịch nước bùn môi trường địa chất thủy văn Trong môi trường diễn biến đổi vật liệu hữu chơn vùi trầm tích Cường độ dịch chuyển dung dịch bùn với nước đáy bồn làm cho mức độ biến đổi tính chất sinh hóa hợp phần hữu thay đổi ảnh hưởng lớn đến xu sinh thành dầu khí chúng, nghĩa ảnh hưởng tới đặc điểm q trình sinh thành, tích tụ hydrocacbon tiếp sau 28 - Trong điều kiện độ sâu đảm bảo, nước yên tĩnh, hạn chế xâm nhập oxy vào lớp trầm tích dẫn đến phá hủy vật liệu hữu - Trong trầm tích biển có chứa dung dịch nước chơn vùi trạng thái tự liên kết - Các trình địa chất thủy văn đặc trưng cho giai đoạn trình thấm ép dung dịch nước: ép dung dịch nước chôn vùi từ bùn chặt vào cát lớp bị nén - Các trình nguồn gốc thạch diễn tương tác pha rắn với dung dịch nước chứa giai đoạn : + Thủy hóa khoáng vật tạo thành hydroalumosilicat + Trao đổi cation dung dịch chất chất rắn, trình mức độ định định dạng hydroalumosilicat tạo thành + Sulfua hóa, chủ yếu pyrite hóa có tương tác hydrosulfua (H 2S) với hydroxit sắt [ FE(OH)2] - Sản phẩm đặc trưng tạo thành giai đoạn montmorilonit, pyrite ( chủ yếu dạng vảy nhỏ) Nhìn chung giai đoạn tạo đá, biến đổi đặc trưng diễn chủ yếu tương tác dung dịch nước với pha dạng khác ( vật liệu hữu cơ) khử sulfat Đại diện đặc trưng pha rắn hợp phần vật chất hữu tạo nên hydrocacbon Hydrocacbon với khối lượng đáng kể nằm thân dung dịch nước Ở giai đoạn tạo đá khó phân định ranh giới pha rõ ràng trầm tích dạng bán lỏng Giai đoạn Katagenes: 3.1 Giai đoạn biến tính nguyên thủy ( Prokatagenes): - Trong giai đoạn điều kiện địa chất thủy văn có nhiều thay đổi - Trong trầm tích biển chứa dung dịch nước chơn vùi chủ yếu dạng tự đá kênh dẫn dạng liên kết sét 29 - Trong sét đá khác bị nén chặt từ từ, dung dịch nước đóng vai trị mơi trường cho q trình nhiệt khử thủy hóa để biến đổi vật chất hữu cơ, chất “chín mùi” để sinh thành hydrocacbon - Cùng với tách dung dịch nước giảm bớt nước trầm tích, chuẩn bị cho pha sinh dầu tăng - Ngồi ra, nước bị nén ép khỏi sét bị nén chặt vào đá kênh dẫn chặt hơn, đồng thời mang theo phần vật chất hữu sand water - Ở giai đoạn thấm ép trầm nén q trình địa chất thủy văn chủ yếu, đóng vai trị chủ yếu dung dịch nước liên kết sét ( nước trước nước hấp thụ kín) - Sau bùn biến thành sét (cuối giai đoạn tạo đá đầu giai đoạn biến tính nguyên thủy) , dung dịch nước tự khơng cịn tồn Dưới ảnh hưởng gia tăng áp lực địa tĩnh, phần dung dịch nước hấp thụ kín ( nằm trạng thái lỏng bình thường lỗ hổng tương đối lớn thơng thương với qua kênh lỗ hổng hẹp) đuợc thoát vào đá kênh dẫn water - Trong trình giai đoạn (diễn pha lỏng pha rắn), đặc trưng q trình dolomite hóa cacbonnat phân tán đá lục nguyên, dạng trao đổi cation pha lỏng pha rắn 30 - Đặc trưng cho thay đổi thành phần nước giai đoạn làm giàu ion Ca2+ ( dolomite hóa phần rắn đá), xuất dung dịch nước Cl-Ca 3.2 Giai đoạn biến tính (Mezokatagenes): - Pha thành tạo dầu liên quan tới với phụ giai đoạn biến tính , điều kiện địa chất thủy văn đáng ý - Ở giai đoạn này, đóng vai trị nước khử thủy hóa giải phóng từ trạng thái tinh thể khống vật sét ( trước tiên montmorilonit) - Chính loại nước khử thủy hóa dung dịch hình thành sở chúng yếu tố đóng vai trị mơi trường vai trò “ vận tải” di chuyển hydrocarbon từ tầng sinh - Thời gian gần đây, phát phân bố không gian rộng lớn dung dịch nước mà dung mơi nước khử thủy hóa Sự phân bố nước khử thủy hóa ranh giới chúng gần trùng với đới thành tạo dầu - Trong sét chủ yếu dung dịch nước liên kết chôn vùi dung dịch với dung môi tái sinh, đá kênh dẫn dung dịch nước nguồn gốc giống với sét, phần chủ yếu nằm dạng tự - Dạng trao đổi nước đá thấm ép, diễn q trình khử thủy hóa nhiệt khống vật sét thấm ép dung dịch nước hình thành từ nước tái sinh ( khử thủy hóa) Loại nước tích cực hịa tan vật chất mơi trường vây quanh, chưa thể có độ khống hóa cao Do hỗn hợp chúng với dung dịch nước chơn vùi cịn lại từ giai đoạn trước, giai đoạn xuất khối lượng lớn dung dịch nước thạch khống hóa yếu - Q trình khử thủy hóa làm thay đổi cấu trúc khống vật sét tương ứng giai đoạn thủy mica hóa montmorilonit-đây q trình thạch (do sét chiếm chủ yếu đá trầm tích montmorilonit khống vật sét) Khống vật tạo thành tầng sét illit, thủy mica khống vật phân lớp khác Ngồi cịn xuất hàng loạt khống vật thủy sinh kết tủa từ dung dịch nước cancit, caxedon, opal - Ngồi q trình khử thủy hóa, cịn có hai trình diễn tầng bồn dầu khí có tham gia tích cực dung dịch nước: + Diapirit hóa cát- xuất dư thừa dung dịch nước, liên quan tới khử thủy hóa khống vật +Thành tạo loại xi măng khác nhau, đặc biệt xi măng cacbonat- thành tạo làm giảm độ lỗ rỗng đá Quá trình xi măng hóa diễn từ giai đoạn tạo đá ảnh hưởng tới tính thấm thể tích (làm xấu đi) cuối giai đoạn biến tính nguyên thủy đầu giai đoạn biến tính - Đối với dung dịch nước bồn chứa giai đoạn này, suy giảm độ khống hóa hịa lỗng chúng với nước khử thủy hóa đóng vai trị Đồng thời gia tăng hàm lượng hydrocacbon hàng loạt vi nguyên tố dung dịch nước Ở giai đoạn tập trung pha tạo dầu 31 - Sự gia tăng đột ngột hàng loạt vi nguyên tố ( niken, đồng, molipden, coban, bạc, chì…) dung dịch liên quan với nước thủy hóa với chất hữu 3.3 Giai đoạn biến tính muộn ( Apokatagenes): - Ở phụ giai đoạn biến tính muộn (apokatagenes), yếu tố địa chất thủy văn tiếp tục ảnh hưởng tới tích tụ dầu đặc biệt khí - Ở đầu phụ giai đoạn này, nước khử thủy hóa, xuất với khối lượng so với giai đoạn trước, song tiếp tục đóng vai trị mơi trường phần “ vận chuyển” khí metan từ đá sinh khí, tương ứng với đới sinh thành khí - Diễn biến phụ giai đoạn biến tính muộn tạo trường hoạt động chủ yếu cho trình phá hủy hydrocacbon Như vậy, vai trị nước thạch quyển: dẫn tới phân hủy hay bảo tồn metan loại khí hydrocacbon khác thành tạo sau CO - ý nghĩa quan trọng mà hoạt tính hóa học vật chất nước có - Ở giai đoạn này, q trình khử thủy hóa nhiệt khống vật sét ( chủ yếu thủy mica) vài khoáng vật khác tiếp diễn, xuất thêm lượng nước tái sinh - Khi nhiệt độ vượt 270 oC xảy chuyển hóa metan mà khối lượng lớn, giải phóng lượng khơng nhỏ nước, xuất thêm lượng nước nguồn gốc hóa học (đơi mét khối nước hàng chục mét khối metan) - Trong trình thành tạo khống vật giai đoạn này, đặc trưng q trình xerpentin hóa thủy mica tiếp tục kết tủa chủ yếu xi măng silic mức biến hoàn toàn độ lổ hổng nguyên sinh Các khoáng vật tạo thành chủ yếu xerixit, canxedon Giai đoạn metagenes: - Sự tích tụ dầu khí với quy mơ đáng kể khơng xảy xu sinh thành dầu khí đá kết thúc, đặc biệt điều kiện địa chất thủy văn khơng cịn thuận lợi - Sự thành tạo nước tái sinh tiếp tục chủ yếu tách nhóm OH - nhiệt phân mica Do xuất lượng dung mơi để hình thành dung dịch nước( biến chất) - Do thành tạo khe nứt (nhờ ảnh hưởng biến chất động) mà trình vận động dung dịch nước theo khe nứt tăng cường - Hoạt tính hóa học tăng phân tử nước có tính axit, có tác động thủy phân số khoáng vật - Trong phần rắn đá diễn phá hủy mica thành thạch anh, thủy phân cacbonat vài silicat 32 - Khoáng vật chủ yếu tạo thành giai đoạn thạch anh, diễn ra q trình quazit hóa đất đá  Các trình nêu lên tiến hóa đá với tham gia dung dịch nước từ lắng đọng trầm tích tới biến chất ban đầu Giai đoạn biểu sinh ( Gipergenes): - Sự vận động nước đá giai đoạn thấm nước khí Khác với giai đoạn trước, nước lúc di chuyển từ đới cung cấp thấm sâu vào thạch Sự tương tác pha rỗng với pha rắn đất đá diễn vai trò nước chiếm ưu thế: hòa tan( cacbonat), thủy phân , oxy hóa( sulfua, hydrocacbua), thủy hóa khống vật khác ( oxit, silicat, alumosilicat,sulfat - Điều kiện địa chất thủy văn cản trở trình sinh thành dầu tạo điều kiện phá hủy cacbuahydro tích tụ chúng Ngồi hồn tồn ảnh hưởng tới cải biến vỉa dầu có trước - Thành phần dung dịch nước thay đổi theo hướng hịa lỗng hay gia tăng nồng độ, khử sulfat hay giàu sulfat oxy hóa sulfua, gia tăng lượng vi nguyên tố - kim loại từ khoáng vật sulfua - Sự biến đổi biểu sinh dung dịch khác khác nhau: + Đối với dung dịch sót lại từ giai đoạn tạo đá trước, đặc trưng cho chúng trình hịa lỗng q trình oxy hóa + Đối với dung dịch nước nguồn gốc khí gia tăng nồng độ q trình khử Có thể xảy hỗn hợp dung dịch nguồn gốc khác đới hỗn hợp, ranh giới địa hóa diễn phản ứng oxy hóa khử Như vậy: + Q trình thành đá có ảnh hưởng mạnh tới q trình thủy địa hóa hình thành dung dịch nước bồn dầu khí + q trình địa chất thủy văn có ý nghĩa quan trọng thạch , đặc biệt ảnh hưởng đến thành tạo khoáng vật, địa hóa đá trầm tích bồn dầu khí + tương quan trình thành đá trình địa chất thủy văn diễn suốt giai đoạn thành đá, q trình tiến hóa thành đá bồn dầu khí, khối lượng tương đối nước giảm, suy giảm điều hòa hoạt tính địa hóa nước gia tăng nhiệt độ 33 34 ... rìa bồn Trong giai đoạn nước di chuyển khuyếch tán, hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ nhỏ Khi bị chìm dần, sét bị nén ép đuổi nước kèm theo sản phẩm biến đổi vật liệu hữu... 5,07g/kg, nhiệt độ = 300oC - 146g/kg II VAI TRÒ CỦA ĐKĐCTV TRONG VIỆC HÌNH THÀNH CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ 1.VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SỰ BẢO TỒN VẬT CHẤT HỮUCƠ Trong giai đoạn đầu trình trầm tích, vật... Giai đoạn tạo đá : - Trong trình tạo đá ( diagenes) dung dịch nước bùn môi trường địa chất thủy văn Trong mơi trường diễn biến đổi vật liệu hữu chơn vùi trầm tích Cường độ dịch chuyển dung dịch bùn