Qúa trình chuyển hóa vật liệu hữu cơ thành dầu khí

Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Mục Lục Lời nói đầu PHẦN I: NGUỒN GỐC DẦU KHÍ Nguồn gốc vô Nguồn gốc hữu Phần II: Kerogen Định nghĩa: Các loại vật liệu tạo nên Kerogen: Phân loại kerogen: Phần III: Điều Kiện Hình Thành Dầu Khí .9 1.Mơi trường trầm tích: Nguồn vật liệu trầm tích: 12 Điều kiện bảo tồn phá hủy: .13 4.Ảnh hưởng nhiệt độ-áp suất-độ sâu đến hình thành dầu: 14 Phần IV: Quá Trình Thành Tạo Dầu Khí .17 Diageneses 17 Catagenesis: 18 Metagenesis: .19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Lời nói đầu Cơng Nghiệp tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí ngành đóng vai trò quan trọng kinh tế nước có dầu mỏ Nhưng để phát triển ngành công nghiệp không dễ, phải trải qua nhiều cơng đoạn khơng đơn giản có giọt dầu quý giá Trước tiến hành khai thác phải tiến hành cơng tác phân tích tài liệu địa chất, khảo sát địa chấn, địa vật lý, …,và nghiên cứu địa hóa cơng đoạn quan trọng, Nó giúp hiểu nguồn gốc, điều kiện tích lũy vật chất hữu cơ, q trình chuyển hóa chúng để sinh dầu Từ đưa quy luật hình thành, tích lũy di cư dầu khí nhằm phục vụ cho việc khai thác có hiệu hơn… Nội dung nghiên cứu rộng lớn, nhóm IV xin tham gia với lớp giải thích vài quy luật hình thành dầu khí, góp phần vào kiến thức chung địa hóa dầu Sau trình thu thập, tổng hợp tài liệu, vận dụng kiến thức học, nhóm IV hồn thành đề tài “Qúa trình chuyển hóa vật liệu hữu thành dầu khí” nhằm giúp bạn hiểu rõ nội dung đề tài Tuy nhóm cố gắng chuyển tải nội dung đề tài kiến thức hạn chế, báo cáo chắn có nhiều điều chưa rõ, nhóm mong nhận đóng góp bạn để đề tài hồn thiện Nhóm chân thành cảm ơn Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí PHẦN I GVHD: Ts Bùi Thị Luận NGUỒN GỐC DẦU KHÍ Nguồn gốc vơ Nhà bác học Đức A.Gumbold lần đưa ý tưởng nguồn gốc vô (dưới sâu) dầu Năm 1866, thực nghiệm Berthelot nhận acetilen cho axit carbon tác dụng với kim loại kiềm dòng nước nhiệt độ cao Sau xảy q trình tổng hợp acetilen mơi trường thủy phân dẫn tới hình thành hydrocarbon dạng dầu nhựa gần giống dầu Sau đó, Menđeleep (1877) đưa giả thuyết cacbid nguồn gốc dầu 2FeC + 3H2O = Fe2O3 + C2H6 2Fe2C + 6H2O = 2Fe2O3 + C2H4 + 4H2 Nhưng phản ứng xảy nhiệt độ cao T > 360 oC, thông thường từ 550oC đến 1600oC Những hydrocarbon tạo thành theo sơ đồ hay tương tự di chuyển vào đá chứa vỏ trầm tích trạng thái khí, sau ngưng tụ lại tạo thành mỏ hay tích tụ dầu N.A.Kudriaxev cho hydrocarbon hay gốc tạo thành độ sâu lớn lò macma, nơi có nhiệt độ áp suất cao Sau q trình polime hóa, có nghĩa làm giàu hyđro nguồn gốc sâu, hydrocarbon dầu mỏ phức tạp tạo thành Những hydrocarbon xâm nhập vào vỏ trầm tích trái đất đường giả định tạo thành mỏ dầu Ở đây, xem xét thuyết cacbid Menđêlêép, vấn đề cách thức mà hydrocarbon xâm nhập vào lớp lại đặt Phisher Tropsh dựa vào số phản ứng oxit carbon (CO) với hydro điều kiện nhiệt độ 150-300 oC có xúc tác kim loại Co, Ni, Pb nguyên tố nhóm VIII bảng hệ thống tuần hoàn (bao gồm alumosilicat, diatomit ) để tổng hợp thành dạng hydrocarbon Ví dụ: 3CO + 7H2  C3H8 + 3H2O 2CO + 4H2  C2H4 + 2H2O CO + 3H2  CH4 + H2O Từ cấu trúc đơn giản chúng tổng hợp lại tạo nên hydrocarbon phức tạp  Tuy vậy, lý thuyết nguồn gốc vô dầu khí chưa giải vấn đề sau:  Không thể định lượng cacbid kim loại chúng độ sâu nào, đồng thời để có lượng dầu khí mỏ dầu cần cacbid kim loại…  Không chứng minh nguồn hydrogen để tham gia vào cấu trúc hydrocarbon Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận  Đa phần nước kể dầu khí khơng thể tồn nhiệt độ lớn nhiệt độ tới hạn 360oC thời gian dài  Khơng giải thích lại tồn nguyên tố hữu phân đoạn nặng dầu photpho, nitơ hữu cơ, lưu huỳnh hợp chất khác porfirin nikel vanadi, phytan pristan từ diệp lục tố  Các sản phẩm dạng dầu có nguồn gốc vơ khơng phân cực trường cộng hưởng từ, khơng có tính quang học  Có nhiều cấu tạo liên quan tới đứt gãy sâu, có lớp chắn lại khơng có dầu chúng phân bố xa vùng sinh dầu, tức xa nguồn vật liệu hữu chuyển hóa thành dầu  Không chứng minh nguồn vật liệu vô đủ để sinh mỏ dầu lớn cực lớn  Không chứng minh nguồn gốc dầu bẫy chứa dạng thấu kính, vát nhọn nằm kẹp lớp sét dày khơng có liên quan tới đứt gãy sâu Nguồn gốc hữu Nhiều nhà nghiên cứu phát vật liệu hữu phân hủy cấp nhiệt độ khác cho sinh tất loại hydrocarbon dãy dầu ln có ngun tố hữu khác gắn với cấu trúc phân tử hydrocarbon nặng, đặc biệt mối gắn kết với cao phân tử aromatic naftenic N, S, O, P, porfirin nikel vanadi, loại sinh phân hủy clorofil thực vật hợp chất hữu động vật Năm 1915 Powel T.G phát pristan phytan dầu, bitum, kerogen chứng minh đồng phân thuộc nhóm isoprenoid, chúng tạo thành từ mạch nhánh clorofil thực vật hemoglobil động vật Mạch nhánh bị đứt vỡ, môi trường khử cho phytan, mơi trường ơxy hóa mạch nhánh chuyển sang axit fiten sau bị carbon hóa, có xúc tác nhiệt độ cho pristan Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Khi ý tới tượng dầu tự nhiên chứa hợp chất ơxy có khả phân cực, ơng khẳng định “tính chất quang học dầu đem lại luận chứng khẳng định nguồn gốc vơ khơng thể có Luận chứng rõ ràng khơng thể phản bác rõ nguồn gốc hữu hydrocarbon Ở tất hydrocarbon nhân tạo thu không liên quan nguồn gốc với sản phẩm sinh học, tính chất quang học khơng tồn Những hydrocarbon tạo thành dạng hay khác ngồi đới sinh có đặc điểm vậy” Cuối cùng, V.I Vernadski cho rằng: “Mọi tính chất dầu sinh thể sinh vật” Theo quan niệm đại, nhân tố thúc đẩy xuất phát triển trình biến đổi vật chất hữu thành hydrocarbon dãy dầu hoạt động vi khuẩn, tính chất xúc tác đất đá, nhiệt độ, áp suất, độ phóng xạ đất đá chứa vật chất hữu thời gian địa chất Hoạt động vi khuẩn biểu mạnh mẽ giai đoạn đầu tích tụ biến đổi vật chất hữu phân tán trầm tích Các nghiên cứu T.A Ginzburg, E.A Rainfield, B.L Isachenko, A.B Tompson, L.D Shtur, K Zobell xác định vi sinh vật đóng vai trò quan trọng:  Trong trình phân rã chất hữu giai đoạn đầu biến đổi chúng điều kiện yếm khí  Khi tạo trầm tích mơi trường khử với giá trị hiệu ơxy hóa khử âm nhỏ thuận lợi để phát triển trình biến đổi vật chất hữu trầm tích theo hướng thành tạo bitum;  Như chất xúc tác sinh học trình thành tạo phần bitum vật chất hữu trầm tích Khi thành tạo hydrocarbon từ vật chất hữu cơ, tính chất xúc tác vài khống vật, có alumosilicát, đóng vai trò to lớn.Cùng theo chiều sâu lún chìm trầm tích với vật chất hữu phân tán, nhiệt độ áp suất trở thành nhân tố có khả phát triển trình thành tạo hydrocarbon dãy dầu Khi thành tạo hydrocarbon dãy dầu từ vật chất hữu phân tán đất đá, độ phóng xạ đất đá có vai trò định Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Các hydrocarbon có nguồn gốc hữu phân cực quang trường cộng hưởng từ có tính chất quang học tốt Trong nhiều mỏ dầu giới phát vỉa chứa dầu nằm kẹp tập sét dày khơng có liên quan tới đứt gãy sâu Dầu từ lớp trầm tích sét di cư tới Trong trình biến đổi vật chất hữu trầm tích, lượng nội thân vật chất hữu có ý nghĩa định Sự hoạt hóa lượng hóa học nội vật chất hữu diễn thay đổi lại cấu trúc phân tử vật chất Sự thay đổi xuất điều kiện tổng hợp địa chất, hóa lý, sinh địa hóa định môi trường xung quanh Phần II: Kerogen Định nghĩa: Kerogen tổ phần hữu đá trầm tích không tan dung môi kiềm dung mơi thơng thường khác Trong đá sét: Thành phần khống vật chiếm 99% vật liệu hữu chiếm 1% Và 1% vật chất hữu có đến 90% kerogen, phần lại 10% bitum Ở cần hiểu fraction có khả chiết tách với dung mơi hữu gọi bitum, kerogen khơng bao gồm bitum hòa tan Bitum loại hòa tan dung mơi cloroform cồn benzen Đó loại bitum dễ di động rời khỏi đá mẹ Bitum sinh từ giai đoạn protocatagenes, sinh với cường độ mạnh vào giai đoạn MK – ( Pha sinh dầu) Lượng carbon tăng lên tới 78 -86%, hydro 10 -12 % Trong thành phần nhóm tăng lượng dầu, giảm lượng nhựa cồn benzen Trong thành phần bitum tăng lượng nhựa asphalten di cư HC lỏng Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Các loại vật liệu tạo nên Kerogen: Sapropel Humid Sapropel - Humid Humid – apropen Sapropel (loại vật liệu hữu môi trường biển ) : loại vật liệu cung cấp từ vi sinh vật (fitoplankton , zooplankton ), vi khuẩn, tảo sống môi trường nước Loại vật liệu vô định cấu tạo bền vững Hình8:Zooplatons,fitoplankton, bacteriums Humic ( loại vật liệu hữu môi trường lục địa ) : loại vật liệu cung cấp từ thực vật bậc cao cạn, có cấu trúc có cấu tạo bền vững Humic + sapropel : tàn tích thực vật, thực vật bậc cao lẫn với fitoplankton Sapropel + Humic : tàn tích sinh vật,có thực vật zooplanktons Phân loại kerogen: Kerogen sinh dầu chia làm loại: Kerogen loại I Kerogen loại II Kerogen loại III Kerogen loại IV Nhóm -Sự hình thành dầu khí Trang Báo Cáo Địa Hóa Dầu Khí GVHD: Ts Bùi Thị Luận Hình 8: Bảng Phân loại kerogen theo Espilalie J (1984) Kerogen loại I : kerogen có tỉ số H/C cao ( 1,5 ) O/C thấp ( thường < 0,1) Gồm vật liệu lipid, đặc biệt dạng aliphatic Hàm lượng nhân thơm đa vòng mối nối heteroatomic thấp so với kiểu vật chất hữu khác, số lượng O chủ yếu có mối nối ester Khi bị nhiệt phân nhiệt độ 550-600 0C, Kerogen tạo lượng lớn chất bốc chiết tách so với kiểu kerogen nào, Như kerogen loại I có khả sinh dầu tốt Tỉ lệ lipid tích tụ chọn lọc vật liểu tảo phân hủy vật chất hữu thể sinh vật thời gian lắng đọng -Kerogen loại II : thường có nhiều đá mẹ đá phiến dầu, với tỉ lệ H/C tương đối cao O/C tương đối thấp Kerogen loại II liên quan đến trầm tích biển, nơi VLHC sinh từ hỗn hợp phytoplankton zooplankton vài động vật bậc cao khác vi khuẩn, lắng đọng môi trường khử Kerogen dạng có khuynh hướng sản sinh naphthenic dầu giàu aromatic.Chúng sản sinh nhiều khí loại 1, Sản lượng nhiệt phân loại kerogen thấp kiểu I có giá trị thương mại -Kerogen loại III: kerogen có tỉ số H/C tương đối thấp (thường