Phương pháp nhiệt phân Rock –Eval được ứng dụng trong nghiên cứu địa hoá dầu khí nhằm đánh giá tiềm năng đá mẹ dựa vào quá trình chuyển hoá VCHC tuỳ theo nhiệt độ cho ra các sản phẩm khác nhau.
Tiến hành nhiệt phân Rock – Eval VCHC (80mg – 100mg đá có khi tới 500mg đá, tuỳ vào mức độ phong phú VCHC) nhiệt độ từ thấp lên cao ta nhận được các sản phẩm sau đây:
- Ởû nhiệt độ thấp (900C) trong vòng 1 phút – 1.5 phút sẽ giải phóng lượng khí và hydrocacbon lỏng thấp phân tử (C1 – C7). Lượng này được ký hiệu là S0. Tuy vậy lượng này quá nhỏ so với phần còn lại.
- Tác động tiếp nhiệt độ nâng lên khoảng 3000C. Trong 2 phút sẽ tách được lượng hydrocacbon lỏng dạng dầu và ký hiệu S1. Lượng này tương tự lượng bitum dạng dầu. Đó là hydrocacbon di cư. Ta có HC/TOC.
- Tiếp tục cracking nhiệt đối với Kerogen tới khoảng nhiệt độ từ 3000C – 5500C (<6000C) sẽ nhận được lượng hydrocacbon tiềm năng lớn và ký hiệu S2, là lượng hydrocacbon được tách ra do phân hủy nhiệt. Ta có HC/TOC.
- Đốt tiếp VCHC còn lại ở nhiệt độ T0 ≤ 6000C (giảm từ 6000C tới 3000C, có thể 3900C) trong dòng oxy nhận được đỉnh S3 là tổng lượng CO2 được tạo thành, ta có CO2/TOC. Tuy nhiên, hệ máy Rock – Eval của Tây Aâu sau khi xác định S2
(≈5500C) máy tự động hạ nhiệt trở về trạng thái ban đầu tới nhiệt độ 3000C (hoặc 3900C) trong dòng oxy sẽ nhận được CO2 từ cacbon hữu cơ được sinh ra của Kerogen (Hình 2.1). Nhiệt độ đốt VCHC luôn < 6000C để đảm bảo không phân hủy cacbonat. Các phương pháp khác thường tách cacbonat trước sau đó mới xác định các loại bitum cloroform và bitum cồn.
Trong đó:
S1 (kgHC/T đá) là lượng hydrocacbon tự do trong đá, tức là lượng hydrocacbon đã được sinh ra từ đá mẹ.
S2 (kgHC/T đá) là lượng hydrocacbon tiềm năng trong đá, tức là lượng hydrocacbon còn lại trong đá mẹ.
S3 (kgHC/T đá) là lượng CO2 có trong đá được sinh ra trong quá trình nhiệt phân.
Tmax là giá trị nhiệt độ đo được trên đỉnh píc S2, tức là nhiệt độ cần thiết cho phép nhiệt phân lượng hydrocacbon tiềm năng của đá mẹ. Tmax được coi là một thông số đánh giá mức độ trưởng thành nhiệt của đá mẹ cũng như VCHC.
Từ kết quả phân tích trên Rock – Eval có thể dùng để tính mọât số thông số cần thiết sau:
Tổng tiềm năng hydrocacbon của tầng đá mẹ bao gồm S0+S1+S2+S3. Tuy nhiên, thường lượng S0, S1, S3 không đáng kể hoặc chiếm tỷ lệ nhỏ.
TOCS S
HI =100× 2 thường phản ánh lượng hydrocacbon lỏng có thể giải phóng ra khỏi đá mẹ, được dùng xác định chất lượng đá mẹ và phân loại nguồn gốc VCHC sinh dầu. 2 1 1 S S S PI +
= chỉ ra sự có mặt của hydrocacbon di cư hay tại sinh nhằm xác định sự hiện diện của đới sản phẩm.
(%)10 10 ) ( 83 . 0 S1 S2 S4
TOC= × + + là tổng lượng cacbon hữu cơ. Trong đó S4 là hàm lượng cacbon hữu cơ còn lại sau nhiệt phân và (S1+S2) là loại vật chất có hoạt tính cao.
S2/S3 thể hiện pha tạo dầu hay tạo khí của đá mẹ (>5 là pha tạo dầu, <3 là pha tạo khí).
0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0C % H àm lư ơn g 450 300 S1 S0 S2 S3
Hình 2.1: Sơ đồ nhiệt phân.
Ưu điểm: địa hoá nhiệt phân khắc phục được mọât số nhược điểm của chiết bitum. Chiết bitum thường lâu, được ít mẫu, tốn hoá chất. Trong khi đó địa hoá nhiệt phân đòi hỏi lượng mẫu nhỏ (có thể chỉ cần 100mg mẫu là đủ), nhanh, giải quyết được nhiều mẫu.
Nhược điểm: Các mẫu đá lấy từ đới trưởng thành hay bắt đầu trưởng thành sẽ cho ta số liệu đáng tin cậy. Nếu các mẫu đá lấy từ đới quá trưởng thành hay cuối đới trưởng thành muộn thì các giá trị của chỉ tiêu trên giảm đi rất nhiều vì lượng VCHC bị nghèo đi sau khi một lượng hydrocacbon được sinh ra và di cư khỏi đá mẹ.
