Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị

Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị MỤC LỤC PHẦN I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA DẦU …………………………………… I.1 Đặc điểm thành phần tính chất hóa lý……………………………… I.2 Tàn tích sinh học mối liên hệ với nguồn vật liệu hữu ban đầu… I.3 Đặc điểm dầu nguyên sinh đới chủ yếu sinh dầu (chưa biến đổi)………………………………………………………………………… I.4 Tính chất dầu thứ sinh trình Catagenez, phân hủy sinh học di cư………………………………………………………………………… I.5 Phân loại dầu theo tiêu địa hóa .8 PHẦN II SỰ THÀNH TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA CỦA CONDENSAT (GK) 10 II.1 Sự thành tạo tính chất condensate (GK) 10 II.2 Phân loại 11 II.3 Phân bố condensate bể trầm tích .12 PHẦN III ĐỊA HĨA KHÍ…………………………………………….… 15 III.1 Thành phần tính chất khí tự nhiên………………………… 15 II.2 Phân đới khí thạch quyển………………………………….……….16 III.3 Khí lớp trầm tích…………………………………….……17 III.4.Khí hòa tan nước ngầm……………………………………… 20 III.5 Khí tích lũy dầu khí……………………………………… 22 III.6 Khí núi lửa bùn…………………………………………… 25 III.7 Khí từ đá biến chất đá magma………………………………… 26 PHẦN IV ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA BITUM…………….……………… 27 IV.1 Điều kiện thành tạo bitum………………………………………… 27 IV.2 Phân loại bitum………………………………………………………28 V.3 Quy luật phân bố bitum liên quan tới phân dị di cư hoạt động kiến tạo…………………………………………………………………………28 IV.4 Phân bố kim loại bitum dạng dầu, bitum .29 PHẦN V ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA ĐỐNG VỊ CỦA VẬT LIỆU HỮU CƠ, DẦU VÀ KHÍ 31 V.1 Đồng vị ổn định vật liệu hữu dầu khí 31 PHẦN VI ĐỊA HĨA CỦA CÁC TÍCH LŨY DẦU KHÍ , SỰ BIẾN CHẤT VÀ PHÁ HỦY……………………….……………………………………38 VI.1 Địa hóa tích lũy dầu khí…………………………………… 38 VI.2 Điều kiện phân hủy sinh học…………………………… …… 39 VI.3 Biến đổi nhiệt 40 Kết luận NHÓM 10 Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA DẦU, CONDENSATE, KHÍ, BITUM VÀ ĐỒNG VỊ PHẦN I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA DẦU I.1 Đặc điểm thành phần tính chất hóa lý: I.1.1 Thành phần: Dầu hệ thống pha lỏng chịu chi phối nhiều yếu tố: Hỗn hợp hydrocacbon, dị nguyên tố có chứa kim loại lại chịu biến đổi nhiều cấp biến chất khác nhau, có chứa thành phần phản ánh q trình di cư, tích lũy ảnh hưởng chế độ nhiệt áp, giữ số tàn tích sinh vật khơng biến đổi theo thời gian không gian, đặc trưng đồng vị - Trong dầu khí hai ngun tố chủ đạo C H Parafinic (n-alkan) Naftenic (cyclan) Có nhóm cấu tử : Aromatic (aren) - Các hỗn hợp dầu chứa nitơ (N 2): Thường chiếm tới 0,1-0,3% (theo J.Hant chiếm tới 1,6-1,7%) dầu-nhựa loại nhẹ thường chứa nitơ, dầu nhựa loại nặng chứa nhiều nitơ Các hợp chất chứa nitơ thường piridin, hynolin, isohynolin Sản phẩm điển hình nitơ porfirin Theo Treibsom (1934) tìm thấy nguồn gốc porfirin phân hủy chlorofil Ngồi ra, porfirin gắn kết với kim loại Ni, V ( porfirin nikel, porfirin vanadi) - Các hỗn hợp dầu chứa lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh có dầu từ vài phần nghìn tới 6-8%; có mỏ dầu S lên tới 9,6% (mỏ Etsel Đức), chí lên tới 14% (mỏ Rozel Point Mỹ) Phân loại dầu theo S sau: S < 0,5% dầu thuộc loại lưu huỳnh S = 0,5-2% dầu chứa lưu huỳnh S > 2% dầu nhiều lưu huỳnh NHĨM 10 Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị - Các hỗn hợp dầu chứa oxygen (O 2): Trong thành phần dầu có tới 20% hỗn hợp chứa oxygen có tính acid trung tính (acid naftenic, phenol, spirt, keton…) Hỗn hợp trung tính tách từ dầu hỗn hợp nhựa Trong dầu tìm thấy efir phức, có alkyl dimethyl benzen phuran dibenzen- naftobenzen phuran - Vi nguyên tố dầu: Mặc dù lượng vi nguyên tố dầu không lớn ( 0,94 0,81- 0,94 < 0,81 Thành phân phân đoạn 70 Hàm lượng nhựa, asfalten, %tl > 20 - 20 60 20 - 60 < 20 Tỷ lệ hydrocacbon phân chuỗi/ hydrocacbon parafinic >2 - 0,3 < 0,3 0,5 - 5,0 cao 0,2 - 0,5 < 0,2 Tỷ trọng d20 , g/cm Hàm lượng lưu huỳnh, %tl Tàn tích sinh học mối liên hệ với nguồn vật liệu hữu ban đầu: Sản phẩm hóa thạch sinh học porfirin, parafin, sterane hopane Các cấu trúc tương đối bền q trình tiến hóa dầu theo lịch sử phát triển địa chất bể trầm tích Khi phân hủy diệp lục tố cho hình thành porfirin phytol Porfirin: hình thành từ diệp lục tố (clorofil) Trong dầu porfirin có mặt dạng hợp chất với V Ni, liên quan tới môi trường khử giai đoạn lắng nén (tạo đá - diagenez) Càng giảm tính khử mơi trường tăng lượng vật liệu hữu humic giảm lượng porfirin Porfirin nhiệt độ cao bị phân hủy (nhiệt độ > 170oC bị phân hủy hòan tồn) NHĨM 10 I.2 Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị Cấu trúc clorofil biến đổi thành porfirin Phytol : Phytol nhánh (mạch nhánh) diệp lục tố Phytol biến đổi tiếp tục mơi trường khử có H 2+ cho hình thành phytane (C 20H42), mơi trường oxy hóa phytol chuyển sang acid phyten, acid phyten bị đứt mạch có CO tạo thành pristen, sau pristen lấy H tạo thành pristane Phytol (từ clorofil) CH3 | R−CH2−C=CH−CH2OH CH3 | R−CH2−C= CH−COOH (Acid fiten) mơi trường oxy hóa Môi trường khử (mất Carboxyl) CH3 | R−CH2−CH−CH2−CH2OH Pristen CH3 | R−CH2−C= CH2 −H2O + H2 (mất hydroxyl) −H2O + H2 CH3 | R−CH2−CH−CH2−CH3 CH3 | R−CH2−CH−CH3 Phytane Pristane Nguồn gốc phytan pristan Parafin: Hàm lượng parafin có liên quan tới vật liệu hữu thực vật đặc biệt cạn Nếu vật liệu hữu nguồn gốc biển parafin (vài %), nguồn gốc lục địa nhiều parafin (tới 15-20%) Dựa vào tiêu địa hóa co thể suy nguồn gốc VLHC ban dầu:  Trong số tiêu thường quan tâm tới số CPI (lẻ/chẵn) Chiếm ưu số lẻ (izomer) thể vật liệu cạn hậu đứt mạch cacbon chẵn acid béo Ưu số n-alkan chẵn thể có acid béo mơi trường khử mạnh Vì vậy, tiêu lẻ/chẵn chứa nhiều thơng tin dầu NHĨM 10 Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị thô chưa qua biến đổi Trong giai đoạn catagenez dầu sinh tỷ lệ lẻ/chẵn tiến tới cân  Nếu dầu có izo- alkan anteizo- alkan C 16-C23 tham gia phân hủy vật liệu hữu vi khuẩn  Sự có mặt 12 methyl-alkan C24-C30 13 methyl-alkan C26-C30 phản ánh nguồn gốc sinh học đá mẹ cổ Cambri (Ví dụ, Siberia) Các isoprenoide thành phần bão hòa (alifatic = metanic naftenic) đóng vai trò quan trọng  Thường dùng tỷ số pristane/phytane = Pr/Ph phản ánh loại nguồn gốc vật liệu hữu Các chun gia địa hóa sử dụng hydrocarbon nhẹ phản ánh trình di cư n- alkan/ izoalkan C5-C8 Càng di cư xa tăng tỷ số Hệ số biến chất KmC6 = nC6/(izo cyclan C6), tỷ số ethyl benzen/Skcylen, benzen/toluel Càng xuống sâu biến chất cao tuổi trầm tích cổ tăng giá trị tỷ số KmC6, Scyclohexan /Scyclopentan, n-alkan/izoalkan, alkan/cyclan Theo chiều hướng di cư xa tăng Cn/Cn+1, methyl cyclopentan/cyclohexan, Scyclopentan/Scyclohexan Nếu cac tích lũy xảy q trình giải tỏa hydrocarbon xảy việc tích lũy thêm thành phần từ sâu, tăng tỷ lệ methyl cyclopentan (MCP)/CH, izoalkan/cyclan, alkan/aren Nếu có ranh giới tiếp xúc dầu-nước giảm hàm lượng hydrocarbon aromatic (tăng tỷ lệ alkan/aren) I.3 Đặc điểm dầu nguyên sinh đới chủ yếu sinh dầu (chưa biến đổi) Tồn dầu ba loại vật liệu hữu cơ bản: loại sapropel, loại hỗn hợp loại humic Loại dầu vật liệu hữu sapropel tích lũy mơi trường khử mạnh chứa nhiều S, parafin (0.5 3÷ 40 ÷ 200 Phenantren > naftalin > polyaromatic 0.2 ÷ 0.5 ≤ 0.2 0.8 ÷ 3.0 < 0.1 ÷ 35 Vắng vết Sự tương quan tiêu địa hóa với loại VLHC NHĨM 10 Đặc điểm địa hóa dầu, condensate, khí, bitum, đồng vị b) Theo tiến hóa dầu vỉa đới chủ yếu sinh dầu đường di cư (có loại nguồn gốc) Loại dầu Loại đới nhiệt xúc tác Loại phân dị ngược pha (fazoretrograd) Loại thấm lọc Loại thủy sinh (hypergen) Loại sinh cổ Loại từ cacbonat thủy đá Loại nguồn nhiệt magma Loại chất NHĨM 10 biến Thơng số địa hoá Chỉ tiêu địa chất HC nhẹ, KmC6, Ch / Cp , n- Chìm dần dầu tích luỹ đới chủ yếu sinh dầu xuống sâu hơn; alkan/izoalkan, alkan/cyclane tăng vùng có nghịch đảo kiến tạo hình thành Giảm tỉ trọng, kizo