- Lượng parafin rắn đạt tới 20% và hơn.
- HC aromatic đạt tới 35-40% (điểm sôi đầu 300oC) - Có nguyên tố phóng xạ; argon; olefin; S nguyên tố. Có ftalat, nhóm hynoide, (δ13C của metan = -29‰).
Ngoài các chỉ tiêu nêu trên, khi so sánh dầu với dầu thường chú ý tới các chỉ tiêu tỷ trọng, S, asfalten, NSO, dấu tích sinh vật, (δ13C toàn bộ và δ13C) của từng nhóm...
4.2. Sự thành tạo và đặc điểm địa hóa của condensat
a) Tính chất
Trong hệ thống vật liệu hữu cơ - dầu - khí thì gas condensat (GK) chiếm vị khí quan trọng. Sự phân bố của GK có thể ở nông, có thể ở sâu tùy vào điều kiện hình thành, di cư và tích lũy các hydrocacbon nhẹ. Trong đó yếu tố nhiệt độ (To) và áp suất (P) rất quan trọng. Vỉa gaz condensat là tập hợp hydrocacbon xăng - dầu hoả (benzen - keroxin) ở trạng thái hơi trong điều kiện nhiệt áp cao. Có rất ít các thành phần phân tử cao hơn. Khi giảm áp một phần trong chúng chuyển sang trạng thái lỏng. Vỉa gas condensat khác vỉa dầu ở chỗ nó tồn tại ở trạng thái một pha - pha hơi. Còn khí tách ra được khi giảm áp.
Điều kiện hình thành là :
1- Ở độ sâu đủ để tạo lập áp suất và nhiệt độ cần thiết
2- Giá trị P và T cao đảm bảo quá trình ngưng đọng phân dị ngược (retrograd). Khi đó, vai trò quyết định là P được hình thành ở độ sâu nhất định. Yếu tố T là thứ yếu tạo điều kiện giữ condensat ở trạng thái hơi hay phân dị ngược. Giảm đồng thời T và P làm tăng hiệu ứng ngưng tụ phân dị ngược.
3- Đủ tỷ lệ của pha lỏng và khí theo thể tích hay khối lượng 4- Có thành phần khí nào đó đảm bảo tối thiểu lượng khí nặng (đồng đẳng của metan)
CHƯƠNG 4
143
5- Tập hợp các yếu tố địa chất bao gồm điều kiện thủy hóa tương ứng, thạch học...
Để hình thành vỉa gas condensat cần quá trình hòa tan và vận chuyển hydrocacbon lỏng và các cấu tử fi hydrocacbon bởi khí nén trong điều kiện nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn. Vì vậy, khả năng hòa tan của khí lệ thuộc vào bản chất, thành phần, tương quan pha khí và lỏng, thành phần phân đoạn và hydrocacbon của dầu vào áp suất và nhiệt độ.
Theo đặc điểm thành tạo pha lỏng trong hệ thống GK có thể chia làm hai loại chính: loại nguyên sinh (ban đầu) và loại thứ sinh (thành tạo mới). Chúng phân biệt do điều kiện địa chất, nhiệt áp dẫn đến khác biệt về thành phần trong quan hệ pha khí và lỏng (bảng 4.5)
Bảng 4.5: Sơ đồ nguyên tắc phân đới thẳng đứng các vỉa GK (Theo Starobinet I.S., 1986)
Đới biến chất Giai đoạn biến chất Pv, MPa T, 0C Độ sâu, m Dạng nguồn gốc Hàm lượng (g/m3) Thành phần HC Protoca- tagenez PK1 PK2 PK3 7.5-15 40-70 750-1500 di cư - thứ sinh 5 - 50 MN, N, NM MK1 MK2 MK3
15-30 60-80 1500-3000 di cư - thứ sinh 80- 500 và hơn M, MN Mezoca- tagenez MK 4 MK5 25-50 95-150 3000-5000 nguyên sinh, phân hủy 50 - 200 M, MA, AM Apocata -genez AK1 930-50 95-200 >3000-5000 nguyên sinh, phân hủy 70 - 350 NA, AM - Hệ thống GK nguyên sinh thường được hình thành ở độ sâu lớn (2,5-4,5 km và hơn) trong điều kiện nhiệt áp khắc nghiệt, áp lực vỉa lớn hơn 30 MPa, T>100oC ở đới biến chất cao (MK4 - MK5, thậm chí AK1). Đới sinh GK nguyên sinh đặc trưng bằng quá trình hóa học tức là ngưng đọng nhiều chuỗi aromatic: ở đây được thành tạo các hydrocacbon khí và lỏng sôi ở nhiệt độ thấp (đồng đẳng của benzen và cyclohexan), mặt khác sinh ra các đa chuỗi condensat ở giai đoạn grafit hóa. Condensat nguyên sinh bao gồm các hydrocacbon aromatic (> 35% aren nhẹ) đến naftenic và parafinic,
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA CÁC SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI CỦA VẬT LIỆU HỮU CƠ 144
thường không bão hòa và rất ít phần dầu chứa nhựa.
- Thành tạo hệ thống GK thứ sinh ở các vỉa do bay hơi của các hydrocacbon nhẹ của dầu, hòa tan các hydrocacbon lỏng trong khí nén. Chúng phân bố ở độ sâu nhỏ 1-2, 5-3km nơi có thể có các vỉa dầu. Nguồn gốc của chúng liên quan tới đới chủ yếu sinh dầu ở giai đoạn MK1 - MK3. Đó là sản phẩm tách ra của các vỉa dầu. Trong vỉa GK metan chiếm tới 20%. Dạng vỉa này đặc trưng bão hòa khá cao của GK đến 1500cm3/m3. Các vỉa GK thứ sinh hình thành thường liên quan tới tái hình thành các vỉa dầu do thay đổi chế độ nhiệt áp dưới tác động của chuyển động kiến tạo, được cung cấp lượng khí bổ sung và thay đổi thành phần hydrocacbon. Đặc điểm này rất đặc trưng cho vỉa condensat ở GK-3R mỏ Rồng, GK-2ĐH ở mỏ Đại Hùng và GK- 61THC Thái Bình.
- Ởû độ sâu nhỏ (700-1800m) vùng có thể có các vỉa GK do di cư thứ sinh, vắng các thành phần dầu hoặc hàm lượng các cấu tử lỏng thấp (5-50g/cm3), thành phần phân đoạn < 230oC (C6-C13), mà cấu tử chủ yếu là các cyclan với một hay đến ba chuỗi, có các nhóm methyl. Trong số các naften đơn chuỗi chủ yếu các cấu trúc 5 thành phần. Có hàm lượng rất thấp hydrocacbon aromatic, nghèo các khí nặng của metan.
Theo Trakhmachev V. A tồn tại các vỉa thứ sinh GK nông là do kế thừa các vỉa dầu bị phân hủy như là bị phân hủy sinh học. Nơi đây nhiệt độ và áp suất thấp, song phong phú pha khí so với pha lỏng và trong đó có nhiều thành phần hydrocacbon naftenic. Đồng thời cũng có vỉa GK từ nguồn gốc vật liệu hữu cơ humic, trong đó phần nhựa của thực vật bậc cao đóng vai trò quan trọng. Theo Petrov Al. A cũng có trường hợp thành phần naften phong phú là do còn sót lại của các hydrocacbon bão hòa bị phân hủy bởi vi khuẩn ở To thấp = 50-60oC. Do đó, có dự báo rằng dưới nó có các vỉa GK có thành phần n-alkan. Quá trình phân dị ngược như vậy thường liên quan tới hiện tượng thủy sinh ở phía dưới (hypergenez).
- Tương đối phổ biến các vỉa GK dạng phân hủy liên quan tới độ sâu lớn và nhiệt độ cao (To > 120oC). Do đó, tái phân bố lại các hydrocacbon lỏng và khí mà tạo thành GK. Loại này phong phú benzen và các đồng đẳng của nó. Các sản phẩm tách từ dầu thường chứa hàm lượng cao của aren phân chuỗi của nhựa, hàm lượng thấp
CHƯƠNG 4
145
của n-alkan cao phân tử. Các vỉa GK như vậy thường được tái tạo lại từ các vỉa GK nguyên sinh (To = 120÷160oC) cũng như từ các vỉa GK thứ sinh khi bị lún chìm tiếp do sụt lún kiến tạo.
- Cũng có vỉa dầu hình thành do ngưng tự các hydrocacbon nhẹ từ các hydrocacbon lỏng khi giảm áp xuống dưới điểm chuẩn. Dầu có thành phần GK thường đặc trưng có tỷ trọng nhỏ, nhựa thấp, lượng parafin không lớn, ngược lại lượng lớn của phân đoạn benzen - keroxin (xăng - dầu hoả). Trong thành phần xăng có hàm lượng cao của n-alkan, cyclohexane, hydrocacbon aromatic. Để dự đoán dầu nguồn gốc GK thường có các chỉ tiêu sau đây: Hàm lượng parafin rắn rất thấp, lượng vi lượng và porfirin không lớn, hàm lượng cao của các isoprenoide. Ở dưới sâu có thể còn các vỉa dầu nặng, có nhiều nhựa, parafin cứng do còn sót lại, ít hydrocacbon nhẹ.
- Các vỉa dầu do chiết tách thường liên quan tới phân hủy nhiệt của các cấu tử dạng dầu và liên quan tới độ sâu lớn và đới nhiệt áp cao (To = 120÷160oC). Chúng thường kèm theo các vỉa GK. Đặc điểm của dầu phân hủy là phong phú bất thường lượng nhựa, hydrocacbon aromatic đa nhân khi tích lũy các phân đoạn nhẹ và n-alkan C18- C30. Hiện tượng này xẩy ra trong hai trường hợp: vỉa GK bão hòa khi Pv≈Pngưng tuï, vỉa GK chưa bão hòa khi Pv > Pngưng tuï (áp suất vỉa lớn hơn áp suất bắt đầu ngưng tụ). Loại đầu là liên quan động lực nhiệt của các pha khí và lỏng, loại thứ hai là do có dị thường áp suất vỉa khá cao.
b) Phân loại
1- Theo thành phần nhóm hydrocacbon của phân đoạn xăng, ở nhiệt độ sôi đầu = 200oC có thể phân các loại vỉa GK sâu đây: GK metanic (M) trong đó hydrocacbon metanic chiếm tới >50-60%; loại GK naftenic (N) hydrocacbon naftenic >50-60%; loại GK aromatic (A) hydrocacbon aromatic chiếm hơn 50 - 60%; loại metano - naftenic (MN) hydrocacbon M + N >60%, ngoài ra N>M>A; loại GK metano - aromatic (MA) - M + A>60% khi đó M>A>N và loại GK aromatic- metanic (AM) - A + M> 60% và A>M>N. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2- Theo thành phần mỡ- dầu hoả ở nhiệt độ lớn hơn 200oC thì vỉa GK có thể phân ra ba loại
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA CÁC SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI CỦA VẬT LIỆU HỮU CƠ 146
- Loại trung bình của dầu hoả (mỡ + dầu 20 - 50%) - Loại nhiều dầu hoả (mỡ + dầu hỏa lớn hơn 50%)
3- Theo lưu huỳnh
- GK không có S (S < 0,05%) - GK thấp S (S= 0,06- 0,1%) - GK có S (S= 0,1- 0,5%)
- Loại GK có nhiều lưu huỳnh (S > 0,5%)
Điều kiện địa chất quyết định tới sự thành tạo và thành phần của GK. Mỗi vùng đặc trưng cho độ sâu nhỏ nhất để tồn tại vỉa GK, mà trên độ sâu này sẽ không tồn tại. Càng sâu To và P càng tăng cao và càng có nhiều thành phần condensat trong khí, tỷ trọng và điểm sôi cuối cũng tăng. Trong thành phần càng có nhiều hydrocacbon aromatic và naftenic.
Đặc điểm chung của GK là tính hàm lượng condensat trong khí q = cm3/m3- gọi là yếu tố condensat. Nó phản ánh lượng hydrocacbon lỏng bão hòa trong khí, q có giá trị từ 0,2-500 cm3/m3và cao hơn.
Nếu q < 50 cm3/m3loại ít condensat
q = 50÷2000 cm3/m3chứa trung bình loại condensat q > 2000 cm3/m3chứa nhiều condensat
Chỉ tiêu q hòan toàn lệ thuộc vào điều kiện động lực nhiệt, thành phần khí, tương quan giữa khí và lỏng. Nếu mỏ GK nhiều vỉa thì từ dưới lên trên phát hiện sự thay đổi có quy luật phân dị của pha lỏng: giảm tỷ trọng, giảm hàm lượng condensat trong khí, thay đổi thành phần hydrocacbon tức là tăng hydrocacbon dễ hòa tan.
Theo thành phần từ dưới lên trên càng phong phú các isoalkan, cyclopentan, khi đó phần aren (aromat) và n-alkan giảm, giảm hàm lượng phân đoạn xăng, tăng lượng nhựa, tăng hydrocacbon aromatic trong thành phần xăng. Để so sánh với dầu thường dựa vào các thành phần hydrocacbon sôi ở nhiệt độ thấp, phân đoạn xăng và lượng condensat.
CHƯƠNG 4
147
(phân dị ngược) thì trong condensat có phong phú các cấu trúc phân nhánh, cyclopentan dẫn đến các tỷ số sau đây có giá trị thấp so với chúng ở trong dầu đó là: n-hexan/n-heptan; izohexan/n-hexan; MCP/CH; izohexan/ cylcoparafin của C6.
Để phân biệt các vỉa GK với các vỉa dầu Trakhmachev V. A, Vinogradova T. P đã đề nghị dùng các chỉ tiêu sau đây: aren/ alkan, cyclan/ alkan, (Ch/(Cp, alkan/izoalkan, benzen/hexan, toluen/n- hexan, CH/MCP. Trong các vỉa GK thường có các hydrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ nên hay dùng tỷ số C12-17/ C18- 23 để so sánh. Ngoài ra, còn dùng hàm lượng hợp chất chứa S, nhựa và vi lượng để so sánh GK - dầu. Trong các vỉa GK thường hàm lượng C5+6 trong điều kiện vỉa lớn lơn 1,75%, hàm lượng condensat lớn hơn 80 cm3/m3, tăng hàm lượng hydrocacbon naftenic, tăng lượng condensat ở ranh giới vỉa.
Còn các vỉa GK tách ra khỏi dầu thường có hàm lượng tăng cao của nhựa, parafin. Chúng chuyển vào vỉa GK trong điều kiện nhiệt áp khắc nghiệt. Có hàm lượng parafin tăng cao là chỉ tiêu gián tiếp của vỉa GK tách ra từ vỉa dầu. Hàm lượng hydrocacbon aromatic đạt tới 30-50% các phân đoạn, khi đó yếu tố khí thấp q = 60-80 cm3/m3. Để phân biệt vỉa GK nguyên sinh với thứ sinh thường căn cứ vào tỷ số của ethylbenzen/ ∑cyclen