1. Trang Chủ
  2. Hoá dầu
  3. Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò, theo dõi mỏ part 3

Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò, theo dõi mỏ part 3

Khí H2S cũng tăng cao do tách S từ khóang vật có chứa sulphat hay sulfid - gơtit chuyển sang hematit. Do biến chất và nén ép mạnh, vì vậy xuất hiện các loại đá tướng sét phiến xanh và amphibolit. Lúc này, kết thúc giai đoạn tạo than antracit tương ứng với R0 = 4,0 ÷ 4,8% và tạo grafit (vì không còn hydrogen). CHÖÔNG 3 109 tinh theå cuûa khoùang vaät. Khí H2S cuõng taêng cao do taùch S töø khoùang vaät coù chöùa sulphat hay sulfid - gôtit chuyeån sang hematit. Do bieán chaát vaø neùn eùp maïnh, v

Thể loại Tài liệu miễn phí Hoá dầu

Số trang 54

Ngày tạo 8/29/2018 8:36:05 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò, ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. CHÖÔNG 3 109 tinh theå cuûa khoùang vaät. Khí H2S cuõng taêng cao do taùch S töø khoùang vaät coù chöùa sulphat hay sulfid - gôtit chuyeån sang hematit. Do bieán chaát vaø neùn eùp maïnh, vì vaäy xuaát hieän caùc loaïi ñaù töôùng seùt phieán xanh vaø amphibolit. Luùc naøy, keát thuùc giai ñoaïn taïo than antracit töông öùng vôùi R0 = 4,0 ÷ 4,8% vaø taïo grafit (vì khoâng coøn hydrogen). Nhö vaäy, neáu ôû giai ñoaïn diagenez xaûy ra khöû oxygen töï do, sau ñoù khöû oxygen trong caùc sulfat, nitrat bôûi vi khuaån, daãn ñeán giaûi phoùng H2O, CO2, CH4, NH4 ,….thì chuyeån sang giai ñoaïn catagenez laø baét ñaàu caùc quaù trình hoùa hoïc töùc laø ñöùt vôõ maïch nhaùnh OH, COOH, caùc hôïp chaát chöùa N, S vaø O. Sau ñoù laø quaù trình ñöùt maïch carbon C=C (C–C) ôû caùc maïch nhaùnh taïo thaønh caùc HC alifatic vaø moãi phaân ñoaïn ñöùt vôõ tieáp caùc maïch carbon C=C ñeå taïo thaønh caùc caáu töû HC trung bình vaø nheï. Khi chuyeån sang giai ñoaïn metagenez xaûy ra ñöùt vôõ tieáp noái gaén keát C-C (cracking ôû ñieàu kieän nhieät ñoä cao) taïo thaønh caùc phaân töû HC nheï vaø khí metan töø caùc HC naëng vaø thaäm chí caû HC trung bình. Do taùc ñoäng cuûa caùc sulfat vôùi vaät lieäu höõu cô ôû ñieàu kieän nhieät ñoä cao neân löu huyønh töï do ñöôïc sinh ra vaø taùc ñoäng vôùi meâtan taïo thaønh khí H2S. Khi hydrogen caïn kieät seõ coù ñieàu kieän taïo thaønh graphit. Luùc naøy, ñoä roãng, ñoä thaám cuûa ñaù giaûm ñaùng keå. Song trong moät soá tröôøng hôïp xaûy ra quaù trình hình thaønh ñôùi bôû rôøi. Ñaù raén chaéc trôû neân doøn hôn vaø chòu taùc ñoäng cuûa hoaït ñoäng kieán taïo chuû yeáu do neùn eùp vaø tröôït cuõng nhö nhieät dòch taïo nhieàu khe nöùt vaø hang hoác. Do ñoù, ñoä roãng, ñoä thaám cuûa ñaù ñöôïc caûi thieän raát nhieàu. Toùm laïi quaù trình chuyeån hoùa VLHC sapropel cuõng nhö humic coù tính giai ñoaïn. Moãi giai ñoaïn bieán chaát sinh ra moät soá loaïi saûn phaåm töông öùng. Caùc loaït khí, loûng roài laïi khí vaø khi caïn kieät hydrogen seõ cho saûn phaåm cuoái cuøng laø grafit. Vì vaäy moät soá nôi treân theá giôùi coù caùc moû grafit. Nhö vaäy coù theå toùm taét söï tieán hoùa cuûa VLHC trong quaù trình choân vuøi nhö sau (H.3.10).
  2. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU 110 , H2S…. Hình 3.10: Sô ñoà toùm taét söï tieán hoùa cuûa VLHC trong quaù trình choân vuøi (Shimanski V.K. thaønh laäp vaø H.D. Tieán boå sung) Khi nghieân cöùu quaù trình sinh daàu khí cuûa VLHC, Tegelaar vaø Noble 1994 coøn phaùt hieän raèng : - Neáu vaät lieäu höõu cô phong phuù löu huyønh (S) thöôøng laø kerogen loaïi 1, daàu ñöôïc sinh ra sôùm thöôøng R0=0.57÷0.61%. - Neáu vaät lieäu höõu cô chöùa haøm löôïng löu huyønh trung bình thì thöôøng sinh daàu muoän hôn (R0=0.73÷0.85%). - Neáu vaät lieäu höõu cô ngheøo löu huyønh thì daàu ñöôïc sinh ra coøn muoän hôn töùc laø khi ñaït (R0= 0.87÷0.96%) Coøn Mukhopadhyay vaø nnk lai tìm thaáy söï töông öùng ngöôõng sinh daàu cuûa ba loaïi treân laø phong phuù S ( R0=0.6÷0.9%), S trung bình (R0=0.7÷1.0%) vaø ngheøo S (R0=0.8÷1.1%). Coù theå toùm taét caùc ñaëc ñieåm ñoù trong baûng 3.4.
  3. 111 Baûng 3.4: Phaân loaïi maceral chuû yeáu theo kerogen cuûa than (Theo Tissot B.P vaø Welte D.H., 1978, Hoøang Ñình Tieán boå sung vaø söûa ñoåi) Loaïi Maceral chuû yeáu Caáu truùc phaân töû rH/rC rO/rC HI Baét ñaàu sinh Saûn phaåm Nguoàn vaät lieäu ban ñaàu kerogen mgHC/Corg hydrocacbon (% daàu, khí Ro) Ña soá laø lipide vôùi maïch 1,8 < 0,1 Dong taûo baùm ñaùy, phieâu sinh Loaïi I 1,6 Chuû yeáu laø (plancton), lipid cuûa vi khuaån, Alginite (Saprolelinite I alifatic, phong phuù H2, moät ít Alginitic algodetrinite) ña voøng aromat vaø naften, > 700 0,6 – 0,9 daàu diatomei (seùt bieån), coû bieån, VLHC bò phaân huûy bôûi vi khuaån oxy chæ coù moät trong moái gaén keát efir phöùc taïp 1,4 0,1 Hoãn hôïp phong phuù – hydrogen, Loaïi II Exinite 400 -700 0,6 – 0,9 saùp, daàu thöïc vaät (dong taûo nöôùc Liptinitic – Sporinite Chuû yeáu caáu truùc naften Chuû yeáu daàu, ngoït, vi khuaån, seùt ñaàm hoà, vuõng 1,2 Exinitic Resiite (cyclan) vaø n-alkan, moät ít coù condensat vònh, seùt voâi bieån, carbonat), Cutinite ña voøng aromat (aren), coù ôû ToC cao khi zooplancton, fitoplancton. (Sapropelinite II) nhoùm efir phöùc taïp 150– 400 0,7 -1,1 Ro > 1,3 % Thöïc vaät laø baøo töû, nhöïa caây, Liptodetrinite bieåu bì, voû caây, saùp, baøo töû, haït, cuû, quaû (seùt delta, paralic), xaùc thöïc vaät treân caïn. 1,0 0,2 Vitrnite Ña soá voøng thôm, nhoùm Lignin, cellulose (seùt luïc ñòa, Loaïi III Collotelinite phong phuù dò nguyeân toá vaø Chuû yeáu laø delta, ñoàng baèng alluvia, chuû yeáu 0,8 Vitrinitic – Telinite aromat ña voøng, moät ít 250 -150 0,85 – 1,15 condensat vaø xaùc thöïc vaät treân caïn) Huminitic Propelinte naften vaø n-alkan, vaéng khí khoâ Gelinite nhoùm efir phöùc taïp 0,5 0,3 Micrinite Goã hay lignin, cellulose bò oxy Chuû yeáu Loaïi IV Fusinite Ña soá laø voøng thôm (aromat) 0,3 than Inertinitic Semi – fusinite < 25 phuù C, ngheøo H) CHÖÔNG 3 Inertodetrinite
  4. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 112 3- Cô cheá chung sinh daàu khí Töø cô cheá sinh daàu khí cuûa töøng loaïi vaät lieäu höõu cô coù theå toùm taét sô ñoà sinh daàu khí chung nhö sau: Söï chuyeån hoùa vaät lieäu höõu cô trong ñaù traàm tích cho sinh ra daàu khí döôùi taùc duïng cuûa tröôøng nhieät do doøng nhieät cuûa döôùi saâu ñöa leân. Taàng ñaù meï caøng chìm saâu nhieät ñoä caøng taêng taùc ñoäng tôùi vaät lieäu höõu cô. Quy trình naøy coù theå phuïc hoài trong phoøng thí nghieäm. Song ñieàu khaùc bieät vôùi phoøng thí nghieäm laø ngoaøi töï nhieân toác ñoä taêng nhieät raát chaäm coù theå ñaït töø 1,5 ñeán 4oC/ trieäu naêm. Vì vaäy, quaù trình phaân huûy kerogen vaø sinh ra saûn phaåm daàu khí vaø khí khaùc dieãn ra ôû nhieät ñoä thaáp hôn nhieàu so vôùi ñieàu kieän phoøng thí nghieäm. Ví duï, ôû töï nhieân nhieät ñoä thích hôïp ñeå sinh ra caùc bitum daïng daàu vaø hydrocacbon keát thuùc ôû 150÷160oC (MK1-2) khi ñoù trong phoøng thí nghieäm caàn taùc ñoäng nhieät ñoä tôùi 300÷550oC môùi sinh ra caùc saûn phaåm naøy. Trong töï nhieân, cöôøng ñoä sinh khí metan maïnh vaøo cuoái giai ñoaïn apocatagenez (AK1-2) (nhieät ñoä khoaûng 250oC vaø cöïc ñaïi laø 300oC). Coøn trong phoøng thí nghieäm phaûi ñaït tôùi 850÷900oC. Ñieàu ñoù phaûn aùnh yeáu toá thôøi gian ñòa chaát ñoùng vai troø quan troïng taïo ñieàu kieän phaûn öùng phaân huûy xaûy ra töø töø. Trong khi ñoù ôû phoøng thí nghieäm, phaûn öùng xaûy ra töùc thì (thôøi gian raát ngaén). Töø caùc keát quaû nghieân cöùu hieän tröôøng vaø moâ hình hoùa ôû phoøng thí nghieäm ruùt ra keát luaän laø ñoái vôùi caùc beå traàm tích coå paleozoi, mezozoi, ñaëc bieät ôû vuøng neàn baèng coù thôøi gian ñuû daøi ñeå vaät lieäu höõu cô caûm nhaän ñöôïc cheá ñoä nhieät ñoä cuûa beå vaø ñuû ñieàu kieän ñeå sinh ra daàu, khí ôû cheá ñoä nhieät ñoä thaáp. Ví duï, beå traàm tích Paleozoi chæ caàn nhieät ñoä taêng töø 60-135oC- 140oC ñaõ sinh ra löôïng daàu vaø keát thuùc pha chuû yeáu sinh daàu. Trong khi ñoù beå traàm tích Cenozoi caàn cheá ñoä nhieät khaéc nghieät hôn, töùc laø nhieät ñoä ñaït tôùi 80-150oC thì vaät lieäu höõu cô môùi traûi qua pha chuû yeáu sinh daàu. Ñoái vôùi beå traàm tích treû vaøo cuoái Cenozoi (töùc laø vaøo heä Neogen) laïi coù toác ñoä tích luõy traàm tích lôùn nhö beå Soâng Hoàng vaø Nam Coân Sôn (vaøo giai ñoaïn miocen, pliocen - ñeä töù) thì caøng ñoøi hoûi cheá ñoä nhieät khaéc nghieät hôn. Töùc laø pha chuû yeáu sinh ñaàu ôû ñaây chæ coù theå xaåy ra khi ñaït ñöôïc nhieät ñoä töø 90 thaäm chí 100oC÷115oC tôùi 160oC thaäm chí tôùi 200oC vì thôøi gian ngaén. Nhö vaäy, beå traàm tích caøng treû, coù toác ñoä tích luõy traàm tích nhanh caøng ñoøi hoûi cheá ñoä nhieät cao
  5. CHÖÔNG 3 113 thì vaät lieäu höõu cô môùi ñuû ñieàu kieän chuyeån hoùa sinh ra daàu vaø khí. Nhö vaäy söï chuyeån hoùa VLHC sang caùc daïng daàu khí leä thuoäc vaøo 3 yeáu toá chính: nhieät ñoä, thôøi gian vaø aùp suaát, vaø tuøy thuoäc vaøo loaïi VLHC. Quan heä chuyeån hoùa VLHC sang HC vôùi nhieät ñoä vaø thôøi gian (tuoåi traàm tích) ñöôïc theå hieän ví duï ôû baûng sau: Beå traàm tích Taây Canaña Paris Taây Phi Los – Angieles Ñoâng Sahara Myõ Tuoåi ñòa Kyù hieäu D3 J1 K Z1 K Z2 chaát Trieäu naêm 350 180 35 10 Nhieät ñoä baét ñaàu cuûa 50 60 70 115 ñôùi chuû yeáu sinh daàu Ñoä saâu (m) 1200 2000 2250 3200 (Theo soá lieäu cuûa Tissot B., Deroo G. Espitalie J. naêm 1975) Cuõng caàn löu yù raèng ôû vuøng neàn baèng toác ñoä tích luõy traàm tích chaäm, hoaït ñoäng kieán taïo cuõng yeáu, vì vaäy cheá ñoä nhieät taêng chaäm cuøng vôùi cheá ñoä tích luõy traàm tích. Do ñoù, quaù trình sinh daàu seõ chaäm hôn vaø muoän hôn. Tuy nhieân, ôû vuøng taïo sôn ñaëc bieät ôû ven rìa maûûng (rìa luïc ñòa) nôi coù caùc beå traàm tích thuoäc cheá ñoä kieán taïo hoaït ñoäng maïnh vaø ña pha neân toác ñoä tích luõy traàm tích lôùn vôùi aùp löïc ñòa tónh lôùn. Do taùch giaõn theo caùc ñöùt gaõy saâu, hoaëc sau ñoù laïi chòu söï neùn eùp – löïc ma saùt lôùn ñeàu cung caáp löôïng nhieät lôùn thuùc ñaåy quaù trình chuyeån hoùa VLHC maïnh meõ nhanh hôn vaø sôùm hôn. Caáu truùc phaân töû cuûa vaät lieäu höõu cô raát phöùc taïp vaø khoâng ñoàng nhaát. Ñeå böùt phaân töû ra khoûi kerogen caàn naêng löôïng töø 10-30 ñeán 100 Kcalo vaø coù theå hôn. Toùm laïi, töø ñaàu giai ñoaïn protocatagenez quaù trình xöû lyù vi sinh ñoái vôùi vaät lieäu höõu cô vaø sinh ra löôïng khí lôùn, trong ñoù coù CH4. - Giai ñoaïn moät - protocatagenez trong ñieàu kieän nhieät ñoä thaáp töø 30÷40 ñeán 80÷90oC ñaëc tröng sinh ra saûn phaåm khí laø chính, töùc laø do ñöùt maïch cuûa caùc nhoùm caáu truùc ven rìa nhö caùc nhoùm carbokcyl (COOH), hydrokcyl (OH-) vaø methyl (CH3) daãn ñeán sinh chuû yeáu laø khí, trong ñoù phaàn lôùn laø CO2 coù theå chieám tôùi 80% coøn CH4 khoâng vöôït quaù 3÷7%. Caùc giai ñoaïn sinh khí gaàn nhö nhau ñoái
  6. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 114 vôùi vaät lieäu höõu cô sapropel cuõng nhö humic. Tuy nhieân, cuoái PK3 vaät lieäu höõu cô humic coù phaàn sinh khí CH4 maïnh hôn. Keát thuùc giai ñoaïn moät - cuoái PK3 nhieät ñoä ñaït 80÷90oC ôû ñoä saâu 1,5 ÷ 3,5 ÷ 4,0 km tuøy töøng beå. - Giai ñoaïn hai - catagenez MK1-MK2 nhieät ñoä ñaït 150÷160oC, ôû ñoä saâu luùn chìm thöôøng töø 1,5÷3,5 ñeán 3,5÷7,5 km. Trong thôøi kyø naøy sinh daàu laø chuû yeáu. Xaûy ra söï phaù huûy phaàn lôùn caùc caáu töû polymer lipide cuûa vaät lieäu höõu cô sapropel. Söï phaân huûy nhieät daãn ñeán hình thaønh haøng loaït chaát bitum, nhöïa, asfalten vaø taát caû caùc nhoùm hydrocacbon daïng daàu vaø ñaït tôùi 30% khoái löôïng ban ñaàu cuûa vaät lieäu höõu cô vaø 80% toång hydrocacbon ñöôïc sinh ra. Löôïng khí metan sinh ra ít oûi. Ñoái vôùi loaïi vaät lieäu höõu cô hoãn hôïp thì löôïng daàu sinh ra yeáu hôn, coøn ñoái vôùi loaïi vaät lieäu höõu cô humic thì löôïng daàu sinh ra khoâng roõ neùt (ít). Song ñoái vôùi loaïi vaät lieäu höõu cô humic laïi sinh ra löôïng ñaùng keå khí metan vaø khí naëng khaùc (khí condensat). Söï caïn kieät caùc caáu truùc phaân töû polymer lipide ôû nhieät ñoä 150-160oC daãn ñeán taét daàn quaù trình sinh daàu. - Giai ñoaïn ba catagenez MK3-MK4 nhieät ñoä ñaït töø 160÷170oC ñeán 250÷260oC laø pha chuû yeáu sinh khí cho baát kyø loaïi vaät lieäu höõu cô naøo. Khí metan trôû thaønh caáu töû chính vaø ñöôïc sinh ra nhieàu hôn baát cöù giai ñoaïn naøo tröôùc ñoù. Tuy nhieân khí khoâng sinh ra lieân tuïc maø töøng ñôït: coù hai ñôït maïnh nhaát, moät ôû MK3 vaø moät ôû MK5-AK2. ôû giai ñoaïn MK3 khí metan vaø caùc khí khaùc ñöôïc sinh ra maïnh ñoái vôùi loaïi sapropel, coøn loaïi humic thì keùm hôn. Trong thaønh phaàn coù khí metan vaø khí naëng, thaäm chí hydrocacbon thaáp phaân töû. Vì vaäy thöôøng taïo thaønh condensat (MK3-4) coù theå hình thaønh dò thöôøng aùp suaát. Trong ñieàu kieän kheùp kín cuûa caáu taïo coøn sinh ra caû CH4 vaø N2. Sau khi giaûm cöôøng ñoä sinh khí ôû MK4 thì ñaàu MK5 laïi baét ñaàu ñænh cao sinh khí ôû AK1, trong ñoù khí metan laø chuû ñaïo cho caû loaïi humic cuõng nhö sapropel. Ñænh cao sinh khí cuûa loaïi humic coù theå muoän hôn AK2 so vôùi loaïi sapropel. - Giai ñoaïn boán cuûa catagenez, AK3- grafit giaûm ñaùng keå khaû naêng sinh taát caû caùc loaïi khí hydrocacbon. Beân caïnh khí CH4 coøn phaùt hieän caùc khí acid: CO2, H2S. Luùc naøy loaïi sapropel chæ sinh ra 1,2% khí metan, coøn loaïi humic sinh ra ñeán 6,4%. Sau khi giaûm cöôøng ñoä sinh khí ôû giai ñoaïn MK4- cöôøng ñoä sinh khí metan laïi
  7. CHÖÔNG 3 115 taêng leân ñoái vôùi loaïi humic. - Loaïi hoãn hôïp sapropel-humic hay humic-sapropel seõ chieám vò trí trung gian giöõa loaïi sapropel vaø loaïi humic. - Sau khi keát thuùc catagenez chuyeån sang bieán chaát khu vöïc (metamorphism) quaù trình than hoùa phaàn coøn soùt laïi cuûa vaät lieäu höõu cô ñöôïc tieáp tuïc vaø do taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä cao thöôøng taïo thaønh caùc khí CO2 vaø H2S, giaûm haún khí metan. Nhö vaäy coù theå thaáy raèng loaïi VLHC naøo chöùa nhieàu hydrogen vaø caû löu huyønh (thöôøng loaïi sapropel, sapropel-humic töùc laø kerogen loaïi I vaø II) thöôøng sinh daàu sôùm, coøn loaïi VLHC naøo ngheøo hydrogen vaø löu huyønh thöôøng sinh daàu muoän (humic, humic- sapropel töùc laø kerogen loaïi III). VLHC trong ñaù voâi chöùa nhieàu löu huyønh cuõng sinh daàu sôùm khi luùn chìm. Töø ñoù coù theå tính sô boä laïi thaáy raèng vôùi toác ñoä luùn chìm 125m/ trieäu naêm ñeå thöïc hieän quaù trình sinh daàu ôû ñieàu kieän nhieät ñoä 80- 130oC caàn khoaûng 10 trieäu naêm. Neáu toác ñoä luùn chìm chaäm hôn vaøi laàn thì caàn phaûi tôùi 30-50 trieäu naêm. Neáu toác ñoä luùn chìm chaäm ñi 6 laàn vaø thôøi gian taêng gaáp 5 thì nhieät ñoä sinh daàu coù theå thaáp hôn töø 10÷15oC (115÷120oC). Toùm laïi quaù trình sinh daàu khí leä thuoäc vaøo toác ñoä luùn chìm beå vaø thôøi gian ñòa chaát, thöôøng xaûy ra ôû khoaûng nhieät ñoä töø 80÷ 90oC ñeán 250÷300oC 4-Tính chaát hoùa hoïc cuûa quaù trình chuyeån hoùa vaät lieäu höõu cô ÔÛ moãi caáp nhieät ñoä sau khi bò ñöùt vôõ caùc maïch moãi chaát môùi hình thaønh do caân baèng hoùa hoïc caùc caáu truùc môùi. Ví duï: caùc moái gaén keát dò nguyeân toá seõ tieán tôùi phaân boá laïi caùc caáu truùc beân trong hay giöõa caùc phaân töû oxygen vaø caùc nguyeân toá khaùc ñeå taïo thaønh caùc hydrocacbon vaø caùc hoãn hôïp oxy hoùa khaùc (CO2, H2O). Ñeå xaûy ra phaûn öùng taïo khí CO2 caàn ít naêng löôïng (394kJ/mol). Phaûn öùng ñöùt maïch CH3 cuûa axit beùo do phaân huûy khung caáu truùc carbon. ôû ñieàu kieän 127oC phaûn öùng phaân huûy khung caáu truùc carbon chæ caàn 38kJ/mol (ñöùt maïch CH3 ñôn giaûn), nhöng neáu taïo thaønh CH4, C vaø CO2 laïi caàn tôùi 580kJ/mol. Phaûn öùng ñöùt vôõ caùc maïch hydrogen ñeå chuyeån caùc cyclan thaønh caùc alkan vaø aren
  8. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 116 (aromat) caàn ít naêng löôïng. Neáu tieáp tuïc phaù vôõ caùc chuoãi maïch aromat seõ taïo thaønh caùc aren ñôn chuoãi vaø caáu truùc ña chuoãi. Ngöôïc laïi, theo Neruchev C.G phaûn öùng phaù huûy caùc caáu truùc chöùa oxygen vôùi vieäc taùch caùc nhaùnh CH3, caùc nhoùm CO (carbonil) vaø efir phöùc taïp thöôøng keøm theo toûa nhieät töø 4-250kJ/mol. Toùm laïi, quaù trình tieán hoùa vaät lieäu höõu cô sinh daàu khí vaø khaû naêng tích luõy hydrocacbon coù theå toùm taét thaønh naêm giai ñoaïn nhö sau: 1- Giai ñoaïn sinh CO2 vaø phaàn khoâng ñaùng keå CH4 ôû protokatagenez (PK1-PK3) khoù coù theå coù tích luõy khí coâng nghieäp trong giai ñoaïn naøy 2- Giai ñoaïn sinh daàu chuû yeáu cuûa vaät lieäu höõu cô sapropel cuõng nhö humic-sapropel ôû giai ñoaïn ñaàu mezokatagenez (MK1-MK2) trong pha chuû yeáu sinh daàu. Xaûy ra quaù trình di cö daàu töø ñaù meï vaøo ñaù chöùa raát maïnh trong giai ñoaïn naøy. 3- Sinh raát maïnh khí hydrocacbon vaø heä thoáng khí condensat ñaàu tieân ôû giai ñoaïn MK3 vaø ñaàu MK4, trong pha chuû yeáu sinh condensat daãn ñeán hình thaønh caùc tích luõy, caùc moû condensat ñaàu tieân vaø caùc væa daàu condensat. Ñoái vôùi vaät lieäu höõu cô humic ñænh sinh khí ñaàu tieân vaøo giai ñoaïn MK4. 4- Sinh chuû yeáu khí meâtan ôû giai ñoaïn MK5- AK2 trong thôøi gian xuaát hieän ñænh cao thöù hai sinh khí cuûa pha chuû yeáu sinh khí taïo ñieàu kieän hình thaønh væa khí khoâ (meâtan). Ñaëc bieät maïnh vaøo giai ñoaïn AK1-2. 5- Giai ñoaïn sinh khí vôùi haøm löôïng chuû yeáu laø khí acid (CO2, H2S) ôû giai ñoaïn AK3-AK4 sau khi hoøan taát pha chuû yeáu sinh khí vaø chaám döùt quaù trình sinh khí meâtan. Khoù coù theå hình thaønh væa khí meâtan ôû ñôùi naøy. Trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao coù theå hình thaønh khí CO2, H2S vaø grafit. Treân cô sôû phaân ñôùi thaúng ñöùng naøy maø ôû moät soá beå traàm tích phaàn trung taâm sinh daàu (MK1-2), nhöng ôû phaàn ven rìa vaãn coù theå coù caùc saûn phaåm daàu do di cö naèm ngang hay thaúng ñöùng töø ñôùi trung taâm ra ven rìa. maën duø ôû ven rìa beå môùi chæ ôû ñôùi protokatagenez. Ñöông nhieân laø ôû ñôùi chuû yeáu sinh daàu hay condensat hay khí khoâ neáu coù baãy chöùa thì ôû caùc ñôùi naøy coù nhieàu khaû naêng tích luõy caùc saûn phaåm cuûa noù ñeå taïo thaønh moû.
  9. CHÖÔNG 3 117 Theo moät soá nhaø nghieân cöùu (Socolov E.A; Uspenski; Rogozina...): - Ñoái vôùi caùc beå thuoäc neàn baèng treû caùc væa daàu thöôøng tích luõy ôû ñôùi MK1 tôùi 50%, MK2 tôùi 30%, coøn ôû ñôùi PK chæ coù 13%, ôû ñôùi MK3 chæ 1% vaø MK4 raát ít. - Ñoái vôùi caùc beå thuoäc neàn baèng coå caùc tích luõy daàu tôùi 50% ôû MK1, > 30% ôû PK, ôû MK2 giaûm xuoáng coøn 16%, MK3 gaàn 4% vaø MK4 thì coøn ít hôn 1%. - ÔÛ caùc vuøng truõng mieàn voõng, graben, ñôùi riftô tröõ löôïng daàu coù theå taêng ôû ñôùi treân PK- MK1 tôi 60÷70%, 5% ôû MK2. Tuy nhieân, ñieàu quan troïng laø coù caùc taàng ñaù meï ñuû daày laïi luùn chìm vaøo caùc pha chuû yeáu sinh daàu, condensat. Caàn löu yù raèng nguyeân nhaân di cö phaàn chuû yeáu hydrocacbon leân treân phaàn lôùn do cöôøng ñoä sinh khí maïnh ôû ñôùi saâu cuûa beå, ñaëc bieät ôû ñôùi chuû yeáu sinh khí. Caùc khí naøy taïo aùp löïc - hay sung lôùn lao ñaåy löôïng daàu leân phía treân töø ñôùi chuû yeáu sinh daàu. Nguyeân nhaân thöù hai laø coù caùc chuyeån ñoäng kieán taïo, phaù huûy hình thaønh ñöùt gaõy, khe nöùt seõ ñaåy daàu khí leân phía treân. Tuy nhieân, ôû giai ñoaïn caän ñaïi caùc ñôùi chuû yeáu sinh daàu, sinh condensat vaø khí khoâ ôû ñoä saâu naøo thì vaãn coù öu theá tích luõy caùc saûn phaåm cuûa noù nhö: MK1-2, öu theá chæ tích luõy daàu, MK3 öu theá tích luõy condensat, MK4-5 öu theá tích luõy khí khoâ. Toùm laïi, töø treân xuoáng döôùi söï phaân boá hydrocacbon theo thöù töï sau: - Treân cuøng laø khí metan (khí sinh hoùa) - Sau ñoù daàu naëng chöùa nhieàu dò nguyeân toá (N, O, S) chöùa nhieàu hydrocacbon naftenic - Döôùi nöõa daàu nheï hôn, xuaát hieän caùc hydrocacbon aromat vaø n- parafin. - Tieáp ñeán laø daàu n-parafin vaø nheï hôn vì chöùa khí - Cuoái cuøng laø khí khoâ metan vaø caùc khí khaùc (CO2, H2S)... Coù theå toùm taét quaù trình sinh daàu khí trong sô ñoà sau ñaây (H.3.11) vaø baûng 3.5.
  10. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 118 * Chieàu saâu cuûa caùc ñôùi chæ ñeå tham khaûo, vì moãi beå coù chieàu saâu cuï theå tuøy thuoäc vaøo cheá ñoä nhieät ñöôïc taïo laäp cuûa beå ñoù Hình 3.11: Sô ñoà khaùi quaùt veà sinh thaønh hydrocacbon
  11. 3.5 ÑOÄ TRÖÔÛNG THAØNH CUÛA VLHC 119 Möùc ñoä Nhöïa HC baõo hoøa C15÷C18 Asfalten % Ro T max Pl CPl21 Pr/nC17 Phy/nC18 tröôûng thaønh % tt % tt C23÷C26 % tt < 0,6 < 440 > 1,15 1,6 > 0,65 >1 > 25 >6 1 < 20 65 Tröôûng thaønh muoän > 1,35 > 470 < 0,95 - - - Quaù tröôûng thaønh Baøo töû phaán hoa Phaûn xaï TTI theo Waple D.V Loaïi than Cöôøng ñoä maøu baøo töû Maøu vitri nit %Ro Than mun < 3,5 < 0,6 Vaøng rôm < 25 (naâu) 3,5 - 5,5 0,60 - 0,80 Than löûa daøi Vaøng chanh 25 - 75 5,5 - 7,0 0,80 - 1,10 Than khí Vaøng 75 - 120 7,0 - 8,0 1,10 - 1,35 Khí ñeán môõ Vaøng da cam vaø phôùt ñoû 120 - 170 8,0 - 9,0 1,35 - 1,75 Than môõ Vaøng ñoû ñeán ñoû hoøan toaøn 170 - 500 9,0 - 10 1,75 - 2,2 Than coác Ñoû naâu tôùi naâu hoøan toaøn 500 - 1500 10 - 11 2,2 - 4,8 Than toå ong Naâu tôùi ñen 1500 - 6500 > 11 > 4,8 Antracit Ñen hoøan toaøn 6500 - 97200 c) Caùc daïng saûn phaåm hydrocacbon ñöôïc sinh ra Tyû leä caùt/seùt Saûn phaåm Pr/Ph Loaïi Kerogen HI = (S2/Corg).100 S2/S3 (theo Bakirov A.A) 0- 150 0-3 < 0,4 >4 Khí III 150 - 300 3-5 0,4 - 0,6 1-4 Khí, daàu Hoãn hôïp III- II > 300 >5 > 0,6
  12. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 120 3.3. Seùt phieán chaùy, than ñaù (ñaù meï sinh vaø chöùa daàu khí) 3.3.1 Seùt phieán chaùy (ñaù daàu) a. Tình hình chung Ngoaøi caùc loaïi ñaù meï cuûa daàu khí thoâng thöôøng caàn phaûi keå ñeán loaïi seùt phieán chaùy hay coøn goïi laø ñaù daàu. Seùt phieán chaùy ñöôïc söû duïng töø laâu (1838 ôû phaùp) sau ñoù laø ôû caùc nöôùc khaùc nhö UÙc, Brazil, Taân Taây Lan, Thuïy Ñieån, Ñan Maïch, Rumania, Estonia, Taây Ban Nha, Trung Quoác, Nam Phi vaø Myõ. Tröõ löôïng lôùn thöôøng gaëp ôû caùc nöôùc Myõ (3,57 tyû m3), Brazil (127 tyû m3), Nga (18 tyû m3),… ôû Vieät Nam seùt phieán chaùy tìm thaáy nhieàu ôû Ñoàng Ho (Quaûõng Ninh). Trong chieán tranh theá giôùi laàn thöù I vaø laàn II, vì thieáu nhieân lieäu neân ñaõ khai thaùc seùt phieán chaùy nghieàn nhoû thaønh boät, sau ñoù gia nhieät tôùi 5000C laáy ñöôïc nhöïa. Sau ñoù, cracking nhöïa nhaän ñöôïc xaêng, daàu hoûa, daàu chaïy maùy, môõ boâi trôn …v…v….. Vì naêng suaát khoâng cao, khi ñoù laïi coù caùc moû daàu khí cho lôïi nhuaän lôùn neân nhieàu nöôùc khoâng chuù yù tôùi loaïi khoùang saûn naøy. Sau naøy nhôø khoa hoïc kyõ thuaät tieân tieán chaéc chaén loaøi ngöôøi seõ tích cöïc hôn trong vieäc söû duïng nguoàn naêng löôïng naøy. b. Thaønh phaàn khoùang vaät Seùt phieán chaùy thöôøng laø seùt chöùa nhieàu VLHC bò neùn eùp maïnh thaønh seùt phieán chaùy. Ngoaøi ra, vieäc phaùt hieän coù caû seùt voâi vaø voâi seùt chöùa nhieàu VLHC nhö : - Seùt thöôøng ñöôïc tích luõy ôû caùc hoà lôùn nôi coù nhieàu vaät lieäu seùt voâi (magnô) ñaù voâi seùt, xen keõ caùc tuf nuùi löûa hay traàm tích muoái. - Tích luõy trong hoà nhoû nôi thöôøng nhieàu seùt silic, nhieàu thaûm thöïc vaät bieån. - Trong caùc hoà nhoû, ñaàm laày, vuõng vònh coù caùc vaät lieäu than xen keõ ñöôïc tích luõy trong ñieàu kieän yeân tónh. Oxygen thöôøng bò khöû taïo thaønh CO2 trong quaù trình phaân huûy moät phaàn VLHC. Caùc vaät lieäu höõu cô naøy phaàn lôùn khoâng bò vi khuaån taùi taïo laïi, ñöôïc tích luõy oà aït, chòu taùc ñoäng cuûa löïc neùn eùp laø chính, khoâng ôû nhieät ñoä cao (töùc laø chöa rôi vaøo ñôùi sinh daàu).
  13. CHÖÔNG 3 121 c. Thaønh phaàn VLHC vaø tính chaát lyù hoùa cuûa chaát chieát VLHC thöôøng laø dong taûo nöôùc ngoït Botryococcus hay nöôùc lôï chlorophyceae dong bieån tasmanites vaø dong diatomei, ngoaøi ra coøn coù ít plancton vaø vi khuaån. Kerogen thöôøng laø loaïi sapropel voâ ñònh hình (loaïi I vaø II) coù tyû troïng 0,95 ÷ 1,04g/cm3 nhöïa chieát ñöôïc thöôøng coù tyû troïng töø 0,88 ÷ 0,94g/ cm3,thoâng thöôøng laø 0,91 ÷ 0.94g/ cm3. Löôïng nhöïa thöôøng chieám töø 0,5% thaäm chí tôùi 11 ÷ 16% trong ñaù seùt phieán chaùy. Caùc loaøi dong naøy phaùt trieån maïnh thaønh röøng trong ñieàu kieän thuaän lôïi. Khi cheát cuõng cheát haøng loaït. Chuùng chæ bò khöû oxygen bôûi vi khuaån öa khí. Phaàn xaùc coøn laïi nhanh choùng bò choân vuøi ôû ñoä saâu nhoû (khoâng bao giôø ñaït tôùi pha sinh daàu). Trong thaønh phaàn kerogen thöôøng chöùa 76% HC. Heä soá H/C thöôøng ñaït 1,25 ÷ 1,75, O/C raát nhoû chæ ñaït 0,02 ÷ 0,2. Trong caáu truùc chöùa nhieàu HC phaân chuoãi (iso alkanes), HC aromatic (aren) vaø naften H (cyclan) hoaëc laø HC ña chuoãi cuûa naften, naften – aromat, ngöôïc laïi raát ít n – alkan. Ngoaøi ra coøn chöùa nhieàu hoãn hôïp S (1 ÷ 3%), O (3,5 ÷ 4%), N (0,1 ÷ 2,1%) vaø löôïng lôùn olefin (30 ÷ 50%). Olefin thöôøng khoâng thaáy trong daàu thoâ vì vaäy khi gia nhieät khí thoùat ra thöôøng laø H2S vaø NH4 (bao goàm caû khí HC vaø loûng). ÔÛ ñieàu kieän T = 37,80C (ñoä nhôùt cuûa chaát chieát ñaït 5 ÷ 25 cst. Nhö vaäy, cuõng coù theå coi seùt phieán chaùy laø moät loaïi ñaù meï daàu khí. Tuy nhieân, loaïi daàu naøy chæ nhaän ñöôïc sau khi gia nhieät (phöông phaùp nhaân taïo) 3.3.2. Than ñaù vaø moái quan heä vôùi daàu khí a. Ñieàu kieän tích luõy Than laø taøn tích thöïc vaät ñöôïc tích luõy trong ñieàu kieän yeám khí (khoâng coù oxygen). Vaät lieäu than thöôøng ñöôïc tích luõy ôû ñaàm hoà cöûa soâng, vuøng nöôùc lôï (paralic) bieån noâng gaàn bôø. Vaät lieäu than bò khöû oxygen ngay töø khi laéng ñoïng vaø bò choân vuøi tieáp vaøo ñôùi yeám khí trong moâi tröôøng khöû.
  14. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 122 Söï cheát haøng loaït caùc thöïc vaät ñöôïc tích luõy coù söï löïa choïn thaønh caùc lôùp, thaáu kính. Quaù trình than hoùa traûi qua caùc ñieàu kieän kín vaø nhieät ñoä, aùp suaát cao, ñaëc bieät laø nhieät ñoä töông töï nhö ñaù meï cuûa daàu khí. Caùc saûn phaåm cuûa quaù trình than hoùa laø : than muøn khí R0 ≤ 0,3% than naâu R0 = 0,3 ÷ 0,5% , than ñaù 0,5 ÷ 2,2% than antracit, grafit, (R0 ≥ 2,2%, thöôøng laø 4 ÷ 11%). Than coù 2 loaïi: than humic vaø than sapropelit. - Than humic thöôøng oùng aùnh, maøu naâu toái vaø ñen; phaân lôùp ñöôïc hình thaønh töø söï tích luõy choïn loïc xaùc thöïc vaät ñaëc bieät thöïc vaät baäc cao. Ñoù laø chaát cenllulo cuûa thaân goã. Caùc taøn tích naøy chæ bò khöû oxygen khi laéng neùn, sau ñoù bò vuøi laáp ít bò vi khuaån taùi taïo. Tuy nhieân trong caùc loaøi thöïc vaät coù caùc baøo töû phaán hoa, haït, cuû, quaû, reã vaø laù chöùa nhieàu lipide vaø chaát daàu vì vaäy chuùng bò vi khuaån taùi taïo laïi thaønh caùc lipide khoâng hoøa tan, cuoái cuøng thaønh kerogen. Loaïi naøy khi bò choân vuøi vaøo ñôùi chuû yeáu sinh daàu cuõng saûn sinh ra löôïng daàu naøo ñoù, song so vôùi caùc taøn tích thöïc vaät taïo than laø raát nhoû. Coøn loaïi taøn tích thöïc vaät thöôøng ngheøo hydrogen vaø chöùa nhieàu carbon neân phaàn lôùn chuyeån thaønh than caùc loaïi vaø khí hydrocacbon. - Loaïi than sapropel laø loaïi buøn haït mòn maøu ñen chöùa nhieàu xaùc cuûa vaät lieäu höõu cô khoâng phaân lôùp, khoâng coù aùnh kim, bò choân vuøi vôùi traàm tích seùt. Chuùng coù nguoàn goác töø dong nöôùc ngoït cuõng nhö vuøng nöôùc lôï, cöûa soâng, bieån noâng, ñoâi khi ñöôïc ñöa tôùi töø taøn tích cuûa than muøn. Loaïi naøy ñöôïc tích luõy choïn loïc thaønh ñoáng, ít bò vi khuaån taùi taïo. Tuy vaäy, loaïi naøy ít gaëp vaø vôùi löôïng khoâng ñaùng keå so vôùi than humic. Vì vaäy, döôùi ñaây chæ xem xeùt loaïi than humic. b. Thaønh phaàn vaø tính chaát lyù hoùa cuûa than humic Trong giai ñoaïn diagenez vaø ñaàu catagenez chuùng cuõng bò maát caùc goác hydroxil (OH) vaø carboxil (COOH), maát nöôùc. Sau ñoù, maát daàn caùc hoãn hôïp chöùa N, O, S, ñöùt caùc maïch nhaùnh. Cuoái cuøng chæ coøn phaàn lôùn carbon tôùi gaàn nhö 98 ÷ 100% . Chính vì vaäy trong thaønh phaàn chöùa nhieàu carbon neân quaù trình than hoùa taïo thaønh caùc loaïi than khaùc nhau vaø giaûi phoùng hydrocacbon khí chuû yeáu laø CH4 . Trong quaù trình ñoù ñöùt maïch C = C laø chính vaø daãn ñeán quaù
  15. CHÖÔNG 3 123 trình aromat hoùa. Trong caùc marceral cuûa chuùng thöôøng haøm löôïng caùc caáu töû aromat taêng cao (chieám öu theá). Marceral thöôøng thuoäc loaïi Kerogen III. Ngoaøi ra quaù trình khöû oxygen cuûa caùc hoãn hôïp chöùa oxy (O2) giaûi phoùng khí CO2 caùc hydrocacbon ñöôïc sinh ra töø marceral ôû ñôùi chuû yeáu sinh daàu thöôøng laø caùc caáu töû HC naëng vaø caùc hôïp chaát chöùa N, O, S. Quy trình nhö sau: ôû giai ñoaïn bieán chaát thaáp (than muøn, than naâu) cho sinh ra phaàn lôùn HC naëng (R0 ≤ 0,5%). ÔÛ giai ñoaïn than ñaù löôïng HC trung bình vaø nheï xuaát hieän vaø giaûm ñaùng keå HC naëng. Giai ñoaïn than antracit, haàu nhö chæ thaáy sinh ra HC nheï, ñaëc bieät laø khí, trong ñoù khí CH4 laø chính. Neáu diterpan phaân chuoãi xuaát hieän ôû ñieàu kieän R0 ≤ 0,5%, thì ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû möùc ñoä R0 = 1,2%, sau ñoù tôùi möùc antracit laïi giaûm. Caùc HC triterpanes phaân chuoãi cuõng töông töï nhö chu trình cuûa diterpanes. Tuy nhieân, caû hai loaïi naøy chæ chieám cöïc ñaïi tôùi 1% toaøn boä chaát chieát. Vaø triterpanes hoøan toaøn bieán maát khi R0 ñaït tôùi 1,6%. Nhö vaäy, quaù trình than hoùa cuûa VLHC humic laø taïo thaønh than caùc loaïi. Beân caïnh ñoù, coøn saûn sinh ra löôïng khoâng ñaùng keå HC loûng chöùa nhieàu parafin vaø aromat vaø khí. c. Tính haáp phuï cuûa than Moät ñaëc ñieåm caàn löu yù laø than khi maát caùc chaát boác, nöôùc laïi trôû thaønh chaát haáp phuï toát caùc HC loûng vaø khí ñöôïc sinh ra töø caùc lôùp seùt vaø seùt than gaàn keà hoaëc di cö theo beà maët lôùp baát chænh hôïp hay ñöùt gaõy. Vì vaäy caùc thaønh phaàn naøy khoâng phaûi laø cuûa VLHC humic. Nhö vaäy, neáu VLHC trong ñaù meï moû daàu chuû yeáu laø töø thöïc vaät haï ñaúng döôùi nöôùc nhö: dong taûo, zoobentos, fitoplancton, vi khuaån thì VLHC cuûa than chuû yeáu laø caùc taøn tích thöïc vaät baäc cao (treân caïn) ñöôïc tích luõy trong moâi tröôøng khoâng bieån vaø paralic. Ngay sau khi tích luõy caùc taøn tích thöïc vaät treân beà maët ñaát chuùng cuõng bò quaù trình phaân huûy sinh hoùa, sau ñoù laø ñòa hoùa vaø taïo thaønh saûn phaåm than caùc loaïi. Quaù trình ñoù VLHC maát daàn
  16. ÑAÙ MEÏ VAØ CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH DAÀU KHÍ 124 hydrogen, nitô, löu huyønh vaø caùc hôïp chaát chöùa O2 ñeå taïo thaønh khí CH4, NH4, CO2, NOx vaø H2S. ÔÛ giai ñoaïn thaáp (than muøn vaø than naâu) kerogen ñaëc tröng laø loaïi IV. Khí hydrocacbon ñöôïc sinh ra chuû yeáu laø CH4 trong giai ñoaïn bieán chaát than ñaù phuø hôïp vôùi möùc R0 = 1,3 ÷ 1,6%. Tuy nhieân, coù moät löôïng HC loûng naëng ñöôïc sinh ra nhöng khoâng ñaùng keå. Trong giai ñoaïn than ñaù vaø cao hôn, caùc loaïi khí chuû yeáu laø khí CH4 vaø CO2, phong phuù caùc giaù trò ñoàng vò naëng, δ13C = -23,0 ÷ -27,0 0 /00. Khi hoøan toaøn caïn kieät hydrogen thì chæ ñöôïc thaønh taïo grafit. Nhö vaäy, cuõng coù theå xem than laø moät loaïi ñaù meï cuûa daàu khí. Tuy nhieân löôïng daàu vaø khí cuûa baûn thaân noù nhoû, khoù coù tích luõy coâng nghieäp. Tuy nhieân trong moät taäp hôïp caùc lôùp seùt, daàu VLHC thì than coù theå ñoùng goùp phaàn naøo ñoù (löôïng nhoû) vaøo toång caùc HC trong baãy chöùa.
  17. 4 Chöông ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA HOÙA CAÙC SAÛN PHAÅM BIEÁN ÑOÅI CUÛA VAÄT LIEÄU HÖÕU CÔ 4.1 Ñaëc ñieåm ñòa hoùa daàu 4.1.1 Ñaëc ñieåm thaønh phaàn vaø tính chaát lyù hoùa Ñaëc ñieåm cuûa daàu khí coù lieân quan maät thieát vôùi ñieàu kieän ñòa chaát cuõng nhö vò trí toàn taïi cuûa noù. Tröôùc heát ôû ñôùi noâng, vaät lieäu höõu cô chuû yeáu rôi vaøo ñieàu kieän oxy hoùa, coøn chuyeån hoùa ôû ñôùi catagenez vaø metagenez xaåy ra ôû ñôùi saâu vaø yeám khí. Ñaëc ñieåm chung nhaát laø caøng xuoáng saâu tyû troïng daàu caøng giaûm, saûn phaåm nheï (döôùi 300 ° C) caøng taêng, nhöïa asfalten caøng giaûm, haøm löôïng löu huyønh cuõng caøng giaûm. Naêm 1968 Bogomolov A.I ñaõ heä thoáng hoùa vaø ñöa ra baûng sau Baûng 4.1: Moái quan heä giöõa caùc chæ tieâu vaø caùc ñôùi bieán chaát Ñôùi nhieät xuùc Chæ tieâu ÔÛû ñôùi oxy hoùa Ñôùi bieán chaát taùc Tyû troïng d20 , g/cm3 > 0,94 0,81- 0,94 < 0,81 4 Thaønh phaàn phaân ñoaïn döôùi < 30 30 - 70 > 70 20 3 - 20 60 20 - 60 < 20 phaân chuoãi döôùi 300oC, %t.t. Tyû leä hydrocacbon phaân >2 2 - 0,3 < 0,3 chuoãi/ hydrocacbon parafinic 0,5 - 5,0 vaø Haøm löôïng löu huyønh, %tl. 0,2 - 0,5 < 0,2 cao hôn Botneva T.A., Kalinko M.K vaø nhöõng ngöôøi khaùc ñaõ phaùc hoïa söï phaân boá hydrocacbon nhö treân hình 4.1. Noùi chung, daàu trong traàm tích coå (Paleozoi) thöôøng chöùa nhieàu löu huyønh, coøn daàu trong
  18. ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA HOÙA CAÙC SAÛN PHAÅM BIEÁN ÑOÅI CUÛA VAÄT LIEÄU HÖÕU CÔ 126 mezozoi vaø ñaëc bieät Cenozoi thöôøng chöùa nhieàu parafin. Tuy nhieân, khoâng phaûi bao giôø cuõng tuaân theo nguyeân taéc naøy maø phuï thuoäc vaøo vaät lieäu nguoàn. 11-13 14-17 18-25 5-10 Hình 4.1: Sô ñoà chung veà phaân boá alkan, cyclane vaø aren cuûa daàu
  19. CHÖÔNG 4 127 Theo sô ñoà naøy roõ raøng n-alkan coù tôùi C51 vaø hôn, coù moái gaén keát C-C coøn isocyclan coù tôùi C40. Caùc cyclan (naftenic) chieám vò trí giöõa caùc n-alkan vaø aren (aromatic). Khi ñöùt maïch thöôøng laø caùc maïch nhaùnh vaø caùc chuoãi hydrocacbon aromatic (goïi laø aromat hoùa) coù caáu truùc chung laø CnH2n-x, (x = 6, 12, 14, 18, 20, 24, 28, 30 vaø 36). Ñaëc tính caáu truùc cuûa caùc hydrocacbon aromatic (aren) laø maïch voøng, haáp phuï aùnh saùng ôû caùc soùng daøi, phaân cöïc nheï. Phaûn öùng ñieån hình laø thay theá caùc nhaùnh. Nguoàn cung caáp caùc hydrocacbon aromatic laø caùc acid cacbon, caùc caroten, steroide, moät vaøi acid amin. Do tính beàn cao cuûa nhoùm aren ña chuoãi (polycyclic) maø coù theå duøng chuùng laø caùc chæ tieâu ñòa hoùa veà nguoàn goác ñaù meï, veà ñoä tröôûng thaønh, veà ñoä phaân huûy hay baûo toàn... Caùc caáu töû phi hydrocacbon thöôøng laø caùc hoãn hôïp cuûa caùc dò nguyeân toá (NOS) vaø coù theå xaùc ñònh ñöôïc baèng coäng höôûng töø vaø coäng höôûng thuaän töø ñieän töû, caùc hôïp chaát naøy taäp trung trong caùc hoãn hôïp nhöïa- asfalten, caën cuûa daàu. Hoãn hôïp löu huyønh ñieån hình laø porfirin, ngoaøi ra coøn nhieàu hôïp chaát khaùc: - Caùc hoãn hôïp daàu chöùa nitô (N2): Thöôøng chieám tôùi 0,1-0,3% (theo J.Hant chieám tôùi 1,6-1,7%) daàu-nhöïa loaïi nheï thöôøng chöùa ít nitô, coøn daàu nhöïa loaïi naëng chöùa nhieàu nitô. Caùc hôïp chaát chöùa nitô thöôøng laø piridin, hynolin, isohynolin... Saûn phaåm ñieån hình cuûa nitô laø porfirin. Theo Treibsom (1934) tìm thaáy nguoàn goác cuûa porfirin laø do phaân huûy chlorofil. Ngoaøi ra, porfirin coøn gaén keát vôùi kim loaïi nhö Ni, V (porfirin nikel, porfirin vanadi). - Caùc hoãn hôïp daàu chöùa löu huyønh (S): Löu huyønh coù trong daàu töø vaøi phaàn nghìn tôùi 6-8%; coù moû daàu S leân tôùi 9,6% (moû Etsel ôû Ñöùc), thaäm chí leân tôùi 14% (moû Rozel - Point Myõ). Phaân loaïi daàu theo S nhö sau S < 0,5% daàu thuoäc loaïi ít löu huyønh S = 0,5-2% daàu chöùa löu huyønh S > 2% daàu nhieàu löu huyønh Theo Trebin G.F treân theá giôùi coù tôùi 40% moû daàu ít löu huyønh, 40% moû chöùa löu huyønh trung bình coøn khoaûng 20% moû chöùa nhieàu löu huyønh. Caùc hôïp chaát chöùa S thöôøng laø caùc hôïp chaát cao phaân töû nhö chöùa nhieàu nhöïa- asfalten: ñoù laø H2S, S töï do, mercaptan, sulfid
  20. ÑAËC ÑIEÅM ÑÒA HOÙA CAÙC SAÛN PHAÅM BIEÁN ÑOÅI CUÛA VAÄT LIEÄU HÖÕU CÔ 128 phaân chuoãi, (R- SH; R- S- R; R- SS- R) alkylthiophen, benzen. Daàu mercaptan thöôøng lieân quan tôùi ñaù chöùa cacbonat, coøn daàu vaéng mercaptan thöôøng coù trong ñaù chöùa luïc nguyeân. trong caùc phaân ñoaïn soâi ôû nhieät ñoä cao thöôøng gaëp caùc hoãn hôïp chöùa S nhö tiophen, benza-; dibenzo-thyophen. - Caùc hoãn hôïp daàu chöùa oxygen (O2): Trong thaønh phaàn daàu coù tôùi 20% caùc hoãn hôïp chöùa oxygen coù tính acid vaø trung tính (acid naftenic, phenol, spirt, keton…). Hoãn hôïp trung tính taùch ra töø daàu laø caùc hoãn hôïp nhöïa. Trong daàu tìm thaáy caùc efir phöùc, coøn coù caû caùc alkyl vaø dimethyl benzen phuran vaø dibenzen- naftobenzen phuran. - Vi nguyeân toá trong daàu: Maëc duø löôïng vi nguyeân toá trong daàu khoâng lôùn (170oC porfirin bò phaân huûy hoøan toaøn. Vì vaäy, trong daàu bieán chaát cao thöôøng vaéng V vaø caû Ni. Vì caùc vi nguyeân toá thöôøng coù maët trong caùc hoãn hôïp nhöïa asfalten. Khi nhieät ñoä taêng cao caùc hoãn hôïp naøy cuõng khoâng beàn vaø bò phaân huûy daãn ñeán cuøng giaûm haøm löôïng cuûa caùc vi nguyeân toá. Neáu trong moâi tröôøng khöû taêng maïnh V+4 thì trong moâi tröôøng khöû yeáu laïi taêng V+5. Trong moâi tröôøng khöû thì V+5 + Fe2+ → V+4 + Fe3+.
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học