Xem mẫu
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
S SINH THÀNH D U KHÍ
Nhóm 1 Trang 3
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Chương I: NGU N G C V T LI U H U CƠ
I.1. NGU N G C L C A:
V t ch t h u cơ là thành ph n b t bu c c a h u h t các tr m tích chôn vùi và hi n
i ( c bi t là tr m tích ngu n g c thu sinh). S s ng xu t hi n trên trái t vào th i xa
xưa, cách ây vào kho ng 3 - 3,5 t năm trư c. T ó n nay, su t c m t th i gian a
ch t dài, trong các b n nư c di n ra quá trình tích t v t ch t h ư cơ ngu n g c khác nhau.
Theo s li u c a N.M. Strakhov, do ho t ng s ng c a các sinh v t, bi n Kaspi
trong m t năm tích lu 134 tri u t n v t ch t h u cơ khô, ó là không k n v t ch t h u
cơ d ng hoà tan hay huy n phù, do các dòng ch y mang t i.
i u ki n thu n l i tích lũy v t ch t h u cơ g p nh ng b n nư c nông;
nh ng ph n sâu b n nư c, kh i lư ng v t ch t h u cơ tr m l ng gi m áng k .
Hình 1: S v n chuy n v t li u h u cơ t l c a.
Nhóm 1 Trang 4
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Theo I.M. Gubkin, s hình thành nh ng t ng t á t o ra hydrocacbon d u m
(nh ng t ng này ông g i là i p sinh d u ) di n ra “… ph n ven bi n – trong nh ng vũng,
v nh cũng như ngoài khơi không xa b , nơi các v t ch t h u cơ tích t không trong
nư c ng t, mà trong nư c m n, có nghĩa là nơi k t thúc cu c u gi a bi n và t li n ,
nơi di n ra s chuy n ti p tr m tích: tr m tích d ng sét giàu v t li u h u cơ u c thay th
b i tr m tích thô hơn – cát , cu i s i, v sò…”.
Trong thành t o d u…”có s tham gia c a tàn tích ng v t cũng như th c v t,
chính tàn tích c a các cơ th plankton, th c v t dư i nư c, cơ th bentos, tàn tích th c v t
b c cao trên b , cũng như tàn tích ng v t và các ch t khoáng…”
Bùn h u cơ ngu n g c sinh v t và nh ng t á ư c chúng t o thành là v t li u,
theo quan ni m c a I.M. Gubkin, sinh d u.
ây, s tích t v t ch t h u cơ - v t li u ban u t o thành d u - trong i u
ki n t nhiên di n ra d ng phân tán trong kh i khoáng ch t v n c.Ti p theo, nh ng
i u ki n sinh hoá tương ng, quá trình t o thành d u khí b t u cùng v i s phân hu v t
ch t h u cơ trong bùn sinh v t ngay trư c lúc chúng b chôn vùi và ti p t c sau ó khi có
tác ng tích c c c a vi khu n y m khi trong su t giai o n t o á.
II. VLHC NGU N G C BI N:
II.1. Sơ lư c v môi trư ng sinh s ng c a các sinh v t bi n:
Tuỳ theo c i m c a các sinh v t này mà chúng s ng các môi trư ng khác nhau
t môi trư ng bi n nông cho n môi trư ng bi n sâu có th chia ra như sau:
• Nhóm sinh v t áy: bao g m t t c sinh v t s ng trên áy bi n, có th di chuy n t
do ho c bám ch t m t áy. M t s ông bò lê trên m t áy, cũng có khi yên t i
ch trong kho ng th i gian dài. Chúng thư ng là nh ng ng v t ăn xác, ăn bã.
Trong nhóm sinh v t áy ngư i ta l i chia ra nh ng nhóm nh hơn:
- ng v t áy s ng t do: chúng có th di chuy n trên áy bi n ho c bơi l i
t ng nư c sát áy, thu c nhóm sinh v t này có: các lo i giáp sát, sao bi n, b ba thuỳ,
c u gai, chân rìu…
- ng v t s ng c nh: g m các lo i như tay cu n san hô d ng l t ng,
d ng b t bi n, d ng rêu…
Nhóm 1 Trang 5
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
- ng v t s ng áy chui rúc g m s ông các lo i giun, thân m m, m t s
c u gai…
• Nhóm sinh v t bơi l i t do g m nh ng lo i ng v t có th s ng t do trong nư c
bi n nh ng sâu khác nhau. Ph n l n chúng có kh năng săn b t m i ho c lư m
th c ăn. Trong s chúng có nh ng loài ăn th t ho c ăn th c v t, cũng có lo i ăn l c.
Cá và m t s ng v t khác chi m ưu th trong nhóm, ngoài ra còn có m t s ng
v t chân u.
• Nhóm sinh v t trôi n i: còn ư c g i là sinh v t phù du, là m t nhóm r t ông o,
chi m ưu th tuy t i trong môi trư ng bi n. Chúng g m nh ng sinh v t nh nh
không có kh năng di chuy n tích c c. Chúng b dòng nư c ho c sóng bi n ưa i
t nơi này n nơi khác. M t s nhóm sinh v t trong nhóm sinh v t t n i do r t nh
và không có kh năng di chuy n (ví d như m t s trùng l ). M t s khác gi trôi
n i. Thư ng bám vào nh ng v t n i trong nư c nên cũng ư c di chuy n m t cách
th ng trong nư c, thu c v nhóm này là ph n ông các vi sinh v t ( ng v t
nguyên sinh, t o ơn bào), ngoài ra cũng có nhi u i di n thu c thân m m, chân
kh p và ph n l n u trùng c a các ng v t áy như san hô tay cu n.
II.2. Ngu n g c h u cơ t nh ng sinh v t ơn bào (Single-celled):
II.2.1. Vi khu n:
G m nh ng sinh v t ơn bào, b t ng ho c di ng nh thân roi. T bào c a vi
khu n thư ng liên k t thành nh ng qu n t a d ng, vi khu n có th s ng trong nh ng i u
ki n c bi t, như trong các ngu n nư c nóng (110 – 140c), trong nư c h m n v i mn
cao. D a vào c i m ch t ngư i ta có th chia ra làm hai lo i: vi khu n hi u khí và vi
khu n k khí. Nhóm hi u khí c n n oxy duy trì s s ng, ngư c l i nhóm k khí s ng
trong i u ki n không có oxy. Loài vi khu n r t khó ư c b o t n do ó chúng ít t o ra
ngu n v t li u h u cơ tuy nhiên chúng gi vai trò quan tr ng trong viêc chuy n v t li u
h u cơ thành các hydrocacbon.
II.2.2. T o (Algae)
T o có c u t o ơn gi n và a d ng. Nh ng loài ti n hoá có kh năng chuy n ng
ho c không, s ng ơn l ho c t p oàn. T o phân b r ng kh p ch c n có m , nư c
Nhóm 1 Trang 6
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
và ánh sáng là t o có th s ng ư c. Do ó t nh ng vùng bi n nông cho n nh ng vùng
i dương sâu u có t o sinh s ng tuỳ thu c vào i u ki n khí h u, a hình và c tính lý
hoá c a t ng môi trư ng mà ta có th g p nhi u lo i c a m t hay nhi u nghành t o, ho c
ch g p vài loài trong m t môi trư ng nh t nh. M t s lo i t o như: t o , khuê t o, t o
nâu,…chúng s ng trong nhi u môi trư ng khác nhau t áy bi n sâu n c vùng nư c
ng t và nư c l .
Hình 2: T o . Hình 3: T o nâu.
II.2.3. Sinh v t nguyên sinh (Protozoan):
ng v t nguyên sinh là nh ng ng v t ơn bào có kích thư c 50 - 150 micromet.
Hình d ng có th không n nh, t bào ng v t ơn bào có c u trúc ph c t p, có kh năng
m nhi m nh ng ch c năng khác nhau c a m t cơ th s ng, như tiêu hoá bài ti t, trao i
vn ng, sinh s n. Ph n l n chúng s ng trong các bi n có m n trung bình ngoài ra
chúng cũng s ng c trong môi trư ng nư c ng t, m t s ít s ng trong các thu v c có
m n cao ho c th p hơn.
II.3. Ngu n g c h u cơ t ng v t b i n:
II.3.1. Sinh v t s p dư i bi n (Sponges):
Chúng s ng ơn l ho c thành nh ng qu n
th trong bi n, trong các thu v c nư c l ho c
nư c ng t d ng b t bi n là nh ng sinh v t áy s ng
c nh ho c t do trong áy nư c, các d ng b t
bi n hoá th ch tu i Paleozoi ch y u thu c lo i
Hình 4: T p oàn san hô.
Nhóm 1 Trang 7
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
bi n nông, ch trong Mesozoi d ng b t bi n m i b t u chi m sâu l n hơn, i a s là
nh ng sinh v t s ng bám áy, có ít lo i s ng t do trên áy chúng có cơ th r t a d ng.
D ng b t bi n có quy lu t ph n b theo sâu, nên hoá th ch c a chúng thưòng s d ng
khôi ph c hoàn c nh c a lý c a bi n, c th là xác nh sâu c a bi n c .
II.3.2. ng v t chân t:
ây là nghành ng v t có s lư ng ông
o n h t, ng v t chân kh p thích nghi v i nhi u
loài môi trư ng s ng khác nhau t l c a cho n
bi n sâu. Cơ th ng v t chân kh p có các l p
cuticun b n v ng bao b c l p này thành t o m t
l p c ng.
II.3.3. Giun:
Hình 5: ng v t chân t.
Giun b c th p không có kh năng di chuy n
nhanh nh n, chúng không có l p v c ng b o v . ng b c ti n hoá cao hơn ru t
khoang, giun b c th p s ng các môi trư ng khác nhau: môi trư ng bi n, trong nư c ng t,
trong t…
II.3.4. ng v t thân m m:
Thân m m là ng v t ông th hai sau
nghành chân kh p, chúng có trên 100000 loài.
Nghành này g m nh ng nghành ng v t s ng
bi n trong nư c ng t, và trên c n, v thư ng c u
t o t ba l p: m t l p ch t h u cơ và hai l p vôi.
ng v t thân m m sinh s n h u tính. Chúng
thư ng là nh ng cá th ơn tính ít khi lư ng tính.
Quá trình phát tri n cá th c a ng v t thân m m Hình 6: ng v t thân m m
gi ng v i giun t vòng.
II.3.5. ng v t da gai:
Nghành da gai g m nh ng sinh v t ơn l s ng trong bi n, hi n nay chúng s ng
trong các bi n có m n v a ph i kh p các vĩ và sâu, chúng là nh ng ng v t
Nhóm 1 Trang 8
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
h p m n không có kh năng thích ng v i nư c b nh t. Do ó chúng không có th y xu t
hi n trong môi trư ng bi n có m n th p trong s các lo i ng v t da gai hi n i thì
sao bi n, c u gai, d ng uôi r n h i sâm có cu c s ng di ng còn i a s hu bi n s ng
bám vào các giá th dư i áy bi n.
III.3.6. ng v t có dây s ng:
Bao g m nh ng ng v t d ng cá bi n ã ư c
chuy n hoá.
III.4. ng v t có vú:
G m nh ng ng v t ã hoàn toàn thích nghi v i
i s ng bi n, m t kh năng lên c n. Chúng có hình
d ng gi ng cá thân, d ng cá không có eo c . Các chi
Hình 7: ng v t có dây s ng.
trư c b bi n d ng thành chân bơi, các chi sau b teo, da
không có l p ph , dư i da có l p m dày dùng sư i
m cơ th và gi m t tr ng. ng v t d ng cá voi không
răng ch y u ăn các sinh v t bi n nh ( ng v t thân
m m, cá con), chúng không có răng mà có nhi u t m
s ng g n trên nóc vòm mi ng.
Hình 8: ng v t có vú.
Nhóm 1 Trang 9
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Chương II: MÔI TRƯ NG TR M TÍCH
V t li u tr m tích sau khi hình thành s ư c v n chuy n i nơi khác, n u g p môi
trư ng thu n l i s tích t l i, ây là i u ki n quan tr ng t o á tr m tích và là giai
on u tiên hình thành nên d u khí sau này.
Môi trư ng tr m tích r t a d ng và phong phú, chúng phân b t l c a ra t i bi n
khơi. D a vào c i m này, ngư i ta chia ra m t s môi trư ng tr m tích sau:
• Môi trư ng tr m tích l c a.
• Môi trư ng tr m tích trung gian gi a l c a và bi n.
• Môi trư ng tr m tích bi n khơi.
II.1. Môi trư ng tr m tích l c a:
ây là vùng tr m tích thư ng liên quan t i các m l y, sông h ư c tích lũy v t
li u h u cơ d ng th c v t b c cao (thân g ). c trưng c a môi trư ng này là s oxi hóa
m nh, r t khó b o t n v t ch t h u cơ (VCHC).
Hình 9: Môi trư ng tr m tích l c a.
Nhóm 1 Trang 10
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Nét c trưng c a tr m tích môi trư ng l c a ó chính là tr m tích sông h , nó
óng vai trò quan tr ng và là ngu n tr m tích ch y u cung c p v t li u cho các môi trư ng
khác.
N m trong môi trư ng l c a này, còn có m t d ng tr m tích n a ó là d ng tr m
tích gió, tuy nhiên n u xét trên khía c nh ngu n g c sinh thành d u khí thì d ng tr m tích
này óng m t vai trò r t nh , không quan tr ng.
II.2. Môi trư ng tr m tích trung gian gi a l c a và bi n:
Ti u bi u cho môi trư ng này ó chính là các tr m tích tam giác châu (delta). ây là
môi trư ng tích t c a m t con sông nơi giao v i b bi n. Tuy nhiên không ph i t t c
c a sông u t o tam giác châu.
Tam giác châu khác v i môi trư ng tr m tích khác do ho t ng c a các quá trình
tr m tích ph c t p và các tích t tam giác châu là h n h p c a nhi u môi trư ng tr m tích.
Tác ng quan tr ng nh t là nư c sông, th m chí v i tr m tích huy n phù, t tr ng nh hơn
nư c bi n nên có khuynh hư ng n i lên trên.
Mt c i m n a ó chính là s tr i r ng v t li u tr m tích nhanh chóng khi nư c
sông ti p giáp nư c bi n b i s gi m v n t c dòng nhanh chóng. i u này ã gây ra s tích
t tr m tích tam giác châu. V t li u tr m tích do sông v n chuy n ư c tích t u tiên là
thô nh t và m n h t s tăng d n khi tr m tích ư c tích t càng xa b .
Trong môi trư ng này m t lư ng l n VCHC ư c v n chuy n t i và tích t v i s
a d ng v ngu n g c v t li u, có c VLHC ngu n g c l c a , g c nư c l và c g c bi n
cũng ư c l ng ng ây.
Nhóm 1 Trang 11
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Hình 10: Môi trư ng tr m tích tam giác châu.
Tam giác châu thư ng b s p lún b i s nén ép, cũng như ki n t o b n, chính
i u này ã t o i u ki n h t s c thu n l i các v t li u ư c ti p t c tích t thành t o
các t p tr m tích dày và sâu, m t trong nh ng i u ki n quan tr ng trong sinh thành d u
khí.
Chính trong môi trư ng tam giác châu, nhi u doi cát, chùy cát, bar cát ư c thành
t o, ây có th là nh ng c u trúc r t thu n l i hình thành b y d u khí sau này.
II.3. Môi trư ng tr m tích bi n:
ây là môi trư ng tích t VCHC cũng như v t li u tr m tích nhi u nh t trong t t c
môi trư ng. Theo tính toán c a tác gi Romanskievich E. A thì vùng tr m tích bi n tích lũy
ư c kho ng 25-70 t t n, trong ó cacbon h u cơ chi m t i 18-40 t t n. VLHC t n t i
Nhóm 1 Trang 12
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
tr ng thái hòa tan và lơ l ng trong nư c bi n. M t ph n trong s chúng tr thành ngu n
th c ăn cho các sinh v t bi n khác t o nên s chuy n hóa b i sinh v t s ng. Tàn tích c a
chúng ư c tích lũy trong bùn áy, lư ng VLHC ây ch kho ng 3-9%, ph n còn l i b
mt giai o n l ng nén do nhi u y u t khác nhau như: vi khu n, ng v t bám áy, …
M ts c i m c a môi trư ng này là:
• Có di n tích l n.
• Sinh v t s ng và phát tri n r t a d ng và phong phú.
• Lư ng tr m tích tích t nhi u k c ngu n v t li u t i ch cũng như ngu n t trong
lc a v n chuy n ra.
• Lư ng VCHC phong phú.
c trưng c a môi trư ng bi n là có tính kh m nh, i u ki n b o t n VCHC cao
•
r t quan trong cho s hình thành d u khí sau này.
• Là vùng thư ng có ho t ng ki n t o m nh gây s p lún t o b n trũng làm cho
VLTT có i u ki n tích t dày, có nơi trên 10km, m t trong nh ng i u ki n tiên
quy t sinh thành d u khí.
Hình 11: Môi trư ng tr m tích bi n.
Nhóm 1 Trang 13
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
II.4. K t lu n:
Có nhi u môi trư ng khác nhau tích t v t li u tr m tích, tuy nhiên không ph i
môi trư ng nào cũng có kh năng sinh thành d u khí, ch có nh ng môi trư ng c bi t
m i có kh năng này:
• Môi trư ng yên tĩnh có th vùi l p và b o t n VCHC.
• Các c a sông ho c các vũng v nh là nơi tr m ng nh ng s n ph m h u cơ ch y u
t o nên b i các m nh v n xenlulo t li n và có th là ngu n g c c a các v a khí
thiên thiên.
chân c a các sư n l c a nơi mà tr m tích c a th m l c a ch ng ch t lên nhau
•
có th thành t o m t ngu n hydrocacbon d i dào.
Nhóm 1 Trang 14
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Chương III: S SINH THÀNH D U KHÍ
III.1. T KEROGEN N D U KHÍ:
III.1.1. nh nghĩa Kerogen:
Kerogen là ph n v t ch t h u cơ
(VCHC) có m t trong á tr m tích,
không tan trong dung môi h u cơ.
Kerogen ư c c u thành b i s
polymer hoá phân t h u cơ ư c tách
ra t xác sinh v t. D u và khí ư c t o
thành t Kerogen trong quá trình t o
á.
Trong á sét: thành ph n khoáng
v t chi m 99%, v t li u h u cơ chi m
1%. Và trong 1% VCHC này có n
90% kerogen, ph n còn l i (10%) là
bitum – mà theo m t s nghiên c u thì Hình 12: Các lo i Kerogen
ây chính là m t d ng khác c a kerogen khi ã trư ng thành v nhi t.
III.1.2. Nh ng d u v t v s bi n i c a v t ch t h u cơ u tiên là kerogen
n bitum và sau ó là d u khí:
Y u t th c s c n thi t t o nên d u m là H và C, s bi n i bu c ph i là O và
N có ngu n g c t VCHC thì di chuy n nhanh, Lipid và ph n l n VCHC giàu H thì ư c
b o t n. K t qu này thì không th có ư c n u s phân hu VCHC x y ra trong môi
trư ng oxy hóa.
Do v y mà VCHC bu c ph i không ư c n i dài và phơi tr n trong không khí, b
m t thông khí, hay nư c dư i m t t mang axit hay bazơ, nh ng h p ch t cơ b n c a S
(hay núi l a, nh ng ho t ng khác có liên quan n núi l a). Trong môi trư ng nư c liên
t c, VCHC không ư c v n chuy n quãng ư ng dài, tái l ng ng hay oxy hóa. Trong vài
Nhóm 1 Trang 15
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
tr m tích giàu ch t h u cơ, ph n l n ch t h u cơ có ngu n g c b i th c v t trên c n ư c
v n chuy n b i rong. Hydro b l y h t ra kh i VCHC trư c khi n v trí l ng ng cu i
cùng.
N u nư c ch a oxi vư t quá 1 mg/l trong i u ki n có s phân hu VCHC x y ra
nhanh hơn ngay bên trên hay bên dư i ch t tr m tích trong b m t nư c. M c dù vi
khu n hi u khí vư t tr i hơn, s ti n tri n c a quá trình phân hu VCHC v n tăng do s có
m t c a sinh v t áy, s khu y o do sinh v t ngày càng nhi u hay ít mãnh li t bên dư i
th t s do t t c s oxi hoá trong nư c, sâu áng k hay mi n n n i u ki n bên
dư i, v i hàm lư ng oxi ít hơn 0,1 mg/l.
S phân hu c a VCHC thì ch m và kém hi u qu hơn i u ki n có khí. Vi khu n
k khí có th s d ng mu i Nitrat hay mu i Sunfat trong dung d ch cho t i lúc mu i b c
hơi lư ng Nito và H2S còn l i c ng v i CO2 và H2O sinh ra do s phân hu s m c a khí.
c tính thi u ion SO42-.
Nư c trong môi trư ng k khí các vùng ch a d u thì có
S bi n i VCHC thành kerogen ti p t c sâu nông c a vi c chôn vùi t i kho ng sâu
là ≤500 C. S chôn vùi hơn n a và s
1000m v i nhi t t nóng thêm nh ng phân t
l n b gãy thành nh ng phân t nh hơn, ch m hơn là nh ng phân t Hydrocacbon có
là 50 – 1750 C; s n ph m ban
tr ng lư ng sâu 1000 – 6000 m và nhi t u là CO2 và
H2O, nhi t cao hơn tách nh ng s n ph m d bay hơi (H2, CH4) và s n ph m l ng (C13 –
C30). Oxy m t r t nhanh do s kh nư c và kh C. Lư ng C còn dư trong kerogen tăng lên
và t l H/C gi m xu ng khi nhi t ngày càng tăng.
Trong su t th i gian tr m tích s l ng ng thay i nên c u t o VCHC c a tr m
tích v n bi n i d n do quá trình nhi t phân thành 2 ph n nh sau:
• M t ph n s n ph m d cháy ch a nhi u H, s n ph m cu i cùng là d u và khí
thiên nhiên.
• Ph n còn l i là lư ng C cao như than – Bitum.
S bi n i nh t o nên s n ph m d ng l ng, s bi n i m nh ã d n ư ng t o nên
CH4 và ph n C còn l i tương t như s chưng c t trong s t cháy c a than.
Nhóm 1 Trang 16
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
III.2. SƠ CHUNG C A S HÌNH THÀNH D U KHÍ:
III.2.1. S hình thành VCHC:
Xác ng th c v t bi n, ho c trên c n nhưng b các dòng sông cu n trôi ra bi n, qua
th i gian dài (hàng tri n năm) ư c l ng ng xu ng áy bi n. trong nư c bi n có r t
nhi u các lo i vi khu n hi u khí và y m khí, cho nên các ng th c v t b ch t, l p t c b
chúng phân hu . Nh ng ph n nào d b phân hu (như các ch t albumin, các hydrat
cacbon) thì b vi khu n t n công trư c t o thành các ch t d tan trong nư c ho c khí bay i,
các ch t này không t o nên d u khí. Ngư c l i, các ch t khó b phân hu (như các protein,
ch t béo, rư u cao, sáp, d u, nh a) s d n l ng ng t o nên l p tr m tích dư i áy bi n;
ây chính là các v t li u h u cơ u tiên c a d u khí. Các ch t này qua hàng tri u năm bi n
i s t o thành các hydrocacbon ban u:
RCOOR’ + H2 O RCOOH + ROH
RCOOH RH + CO2
→
RCH2OH R’–CH=CH2 + H2 O
→
R’–CH=CH2 R’–CH2–CH3
→
Theo tác gi Petrov, các axit béo c a th c v t thư ng là các axit béo không no, s
R–C–C–C–C=O
R–C=C–C–C–OH
O
O
-lacton
bi n i t o ra γ-lacton, sau ó t o thành napten ho c aromat:
Nhóm 1 Trang 17
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
O
O
R'
R'
R–C–C–C–C=O –H2O
O
-lacton
Các xeton này có th ngưng t t o thành các hydrocacbon có c u trúc h n h p ho c
thành ankyl thơm:
R
–H2O
–2H2O
CH2 O
O R''
R'
D a theo quá trình bi n i trên, ph i có hydro làm no các olefin, t o thành
parafin. Và ngư i ta ã ưa ra hai gi thuy t v s t o thành H2:
1. Do tia phóng x trong lòng t mà sinh ra H2. Gi thuy t này ít có tính thuy t
ph c .
2. Do các vi khu n y m khí dư i áy bi n, chúng có kh năng làm lên men các
ch t h u cơ t o thành H2. Tác gi Jobell ã tìm th y 30 lo i vi khu n có
kh năng lên men các ch t h u cơ t o H2. Các vi khu n này thư ng g p trong
nư c h ao và c trong l p tr m tích; ó là ngu n cung c p H2 cho quá trình
kh .
Ngoài các y u t vi khu n, nhi u nhà nghiên c u còn cho r ng có hàng lo t các y u
t khác n a như: nhi t , áp su t, th i gian, s có m t c a các ch t xúc tác (các kim lo i
như Ni, V, Mo, khoáng sét...) trong các l p tr m tích s t o i u ki n thu n l i cho ph n
ng x y ra.
III.2.2. i u ki n b o t n:
N u tr m tích là v t li u m n và dày thì v t li u h u cơ nhanh chóng ư c chôn
vùi và tránh ư c phá h y.
Nhóm 1 Trang 18
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
dư i sâu, nư c không b xáo tr n b i các dòng ch y mà ch có l p nư c trên m t
ch a oxy t do. Trong nh ng b như v y, khi xu ng sâu, oxy nhanh chóng b thay th b i
hydrosulfua, dư i tác d ng c a các vi khu n k khí, c bi t là vi khu n ưa lưu huỳnh. Ví
d, Bi n en, v t li u h u cơ l ng ng xu ng áy không b oxy hóa mà b phá h y dư i
tác ng c a các vi khu n k khí t o các hydrocacbua.
M t y u khác quy t n h m c b o t n v t li u h u c ơ là c tính c a tr m tích l ng
ng cùng v i v t li u h u cơ. N u tr m tích thô (cát ho c s i) và n u nư c áy bi n
không hoàn toàn m t oxy, các v t li u h u cơ s không tránh kh i s phá h y c a các vi
khu n ưa khí và b phá h y hoàn toàn. Trái l i, n u áy bi n là nơi tích t v t li u m n, v t
li u h u cơ s nhanh chóng b chôn vùi và tránh ư c s phá h y c a các vi khu n ưa khí.
Trong các bi n kín hi n nay, hàm lư ng v t li u h u cơ c a các tr m tích áy là 5-
10% i v i Bi n en (c c b có niơ lên t i 35%), 10% v nh California và 23% v nh
Ph n Lan.
Luisiana, lòng h Ponchartraim, nơi nư c còn ch a oxy t i áy thì lư ng v t li u
h u cơ có liên quan tr c ti p v i c tính c a tr m tích vô cơ: 0,528% v i cát thô, 1,98%
v i cát ch a sét, 2,68% v i sét ch a cát và 6,72% v i sét m n. i v i các tr m tích c , P.
D. Trask ã ưa ra thí d sau: sét và cacbonat c a nh ng vùng ch a d u ch y u c a M
ch a trung bình 2,5% v t li u h u cơ, trong lúc ó các tr m tích thô th c t không ch a
chúng.
Như vây, có th k t lu n r ng, hydrocacbua ư c thành t o nên trong các tr m tích
m n và dày, l ng ng không ph i ven b (nơi sóng t o cho nư c có hàm lư ng oxy
cc i), cũng không ph i nh ng áy bi n quá sâu (nơi v t li u h u cơ m t khá nhi u
th i gian i t i do ó a s s b phân h y trư c khi t i nơi), mà l ng ng n h ng b
nông ho c có sâu trung bình, ít ho c không có oxy. Nh ng d u hi u này c trưng cho
các tư ng thu c i chuy n ti p gi a bi n và l c a, bao g m toàn b các tư ng v ng bi n
(t nư c nh t cho n nư c m n d n): Các tư ng bi n nông bình thư ng, có tr m tích c
l c nguyên l n cacbonat, các tư ng th m l c a c a ph n bi n m , sâu phát tri n c c
i c a sinh v t trôi n i. Còn trong các tư ng sâu hơn thì có tư ng hydrosulfat v i b dày
Nhóm 1 Trang 19
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
l p nư c m t (oxy hóa) không l n. Ngoài ra, nh ng i u ki n thu n l i cho s t o d u
cũng có th tìm th y các bi n n i l c a.
III.2.3. Các nhân t chi ph i:
a) Nhân t hóa lý:
óng vai trò quan tr ng (< 2700C).
• Nhi t
• Áp su t tăng nhanh cùng v i s vùi l p.
• Ph i có m t ch t xúc tác.
• D u khí ư c hình thành nơi s p lún, càng s p lún thì nhi t và áp su t càng
cao.
• Các ch t h u cơ hình thành v i chi u dày tr m tích hơn 2000m. Do ó s p lún là
nhân t cơ b n hình thành hydrocacbon.
b) Nhân t hóa sinh:
Ngư i ta nh n th y bùn ch a m t s lư ng l n vi khu n v i m c vài ch c nghìn
n vài tri u trên 1cm3. M c c a chúng gi m nhanh theo chi u sâu, các vi khu n tiêu H2
b ng cách dùng H2 kh cacbonic và sunfat, cho ra CH4, các sunfua.
CO2 + 4H2 CH 4 + 2 H 2 O
SO4 + 4H2 = H2S + 3H2O + Bazơ
Ph n ng này x y ra d dàng nh s có m t c a ch t xúc tác, bi n i ch t h u c ơ
trong ch t tr m tích.
VD: NH3 và CO2 làm ki m hoá ho c axit hoá môi trư ng và axit này nh hư ng
hoà tan c a v t li u t o nên á tr m tích.
Các nhà khoa h c cho m t bài toán: sau m t ti ng òng h , th h sau c a m t cá
th vi khu n có th t o nên 40000 d u m . i u này không t n t i do các vi khu n phá hu
các hydrocacbon. Ngoài ra còn b i tác d ng di t trùng c a nư c bi n và b i s lư ng v t
ch t h u cơ có m t. Nhưng ngư c l i s phát tri n c a vi khu n c c kỳ nhanh. Vi khu n có
3 vai trò:
1. T o i u ki n thu n l i cho s phát tri n bán kính c a môi trư ng kh .
2. T o ra m t kh i lư ng quan tr ng ch t h u cơ làm sinh ra hydrocacbon ngay
trong t bào c a chúng.
Nhóm 1 Trang 20
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
3. Cung c p m t ph n năng lư ng c n thi t cho s t ng h p các phân t
hydrocacbon.
c) Nhân t phóng x :
Nhân t phóng x là m t nhân t quan tr ng trong s hình thành d u m , m t s á
phi n ch a h p ch t uranium, tobium và kalium ít nhi u có tính phóng x . M t khác, các
axit béo b các h t b n phá làm s n sinh ra ch t l ng gi ng d u m . Nhưng ngày nay hi n
tư ng phóng x không th cho ra hydrocacbon trên quy mô l n mà ch s n sinh ra dư i
d ng 1% tr ng lư ng tr m tích m i.
Như v y, d n d n các cơ ch thành t o d u m ư c làm sáng t tuy chưa th u áo.
Trư c h t, hydrocacbon ch có th ư c sinh ra trong giai o n chuy n hoá t bào c a sinh
v t và l ng ng cùng v i ch t h u cơ.
Các hydrocacbon thành t o trong quá trình t o á và c bi t ngay sau khi l ng ng
trong l p trên c a bùn dư i tác d ng c a vi khu n mà s sinh sôi n y n có th là ngu n
g c h u cơ và hydrocacbon quan tr ng. Các quá trình sau ư c di n ra trong quá trình nén
ch t mà s tăng d n nhi t s làm tăng d n quá trình chuy n hoá.
Nh ng vùng: vũng, v nh, c a sông là nơi l ng ng các VCHC ch y u và s t o
nên nh ng m nh v n xenlulo. ây s là ngu n g c c a các v a khí thiên nhiên. Các vùng
trũng, các b n sâu ít ho c nhi u c trưng có m t môi trư ng yên tĩnh xa các ngu n
nư c và ó s tr m tích khá nhanh vùi l p các ch t h u cơ. Sau cùng chân sư n l c
a thì nh ng tr m tích l c a s trư t và ch ng ch t lên nhau v i hình th c nh ng dòng
bùn b n có th t o thành nh ng hydrocacbon quan tr ng.
III.3. NH HƯ NG C A NHI T , ÁP SU T VÀ TH I GIAN:
III.3.1. nh hư ng c a nhi t :
Nhi t là phương ti n trong s hình thành h u h t c a s t p trung d u khí.
nh hư ng c a nhi t n quá trình hình thành d u khí nhi u nh t giai o n
nhi t ti p xúc. Th c ch t c a quá trình này là bi n i thành ph n khoáng v t c a á khi
tăng nhi t và áp su t. Y u t ch y u gây bi n i VCHC là do nhi t và áp su t,
nhưng ch y u là do nhi t , còn áp su t óng vai trò quan trong th hai.
Nhóm 1 Trang 21
- S sinh thành d u khí GVHD: Th.S Bùi Th Lu n
Trong giai o n này x y ra phân hu nhi t áp v i các khí ư c gi i phóng là CO2,
CH4, NH3, N2, H2S và các s n ph m Hydrocacbon dãy d u.
C th trong các i sinh d u khí, nh hư ng c a nhi t là như sau:
i diagenez và protokatagenez ( T0C < 500C), lúc
- u x y ra quá trình kh oxi,
kh SO4, Nox, sau ó là quá trình phân hu v t li u h u cơ do vi khu n, do thu
phân cho ra các khí sinh hoá (CO2, CH4, H2O, H2S) và m t ít hydrocacbon l ng.
i mezokatagenez (T0C t 50-1600C) v t li u h u cơ chuy n hoá cho ra
- Sâu hơn
các hydrocacbon khác nhau.
giai o n apokatagenez (T0C= 160-2600C) di n ra s
- Khi tt i sâu l n hơn
t v các m ch ph c t p cho sinh ra condesat.
V t li u h u cơ chìm sâu hơn (T0C= 260-3000C) các m ch ph c t p ti p t c b
- t
v , th m chí c hydrocacbon cao phân t , cho sinh ra khí khô.
N u lún chìm ti p t c sâu hơn n a (T0C > 3000C) khí hydrocacbon không còn sinh
-
ra n a do ã b c n ki t hydrogen. Khi ó khí axit s ư c sinh ra (CO2, H2S) và
grafit.
- Trong th c t quá trình sinh d u khí không nh ng l thu c vào nhi t mà còn l
thu c vào s phân b và c tính các l p á, t c là ph thu c vào s t n nhi t hay
kh năng ti p nh n và phân tán nhi t c a chúng. Vì th , ch nhi t m t b tr m
tích là r t quan tr ng và ư c th hi n b ng gradient a nhi t. Nó quy t nh s
phân i sinh thành d u khí m i b nông hay sâu, r ng hay h p. Ơ ch nhi t
th p (gradient a nhi t th p) i sinh d u, khí r t r ng và n m sâu l n; ngư c
li ch nhi t cao (gradient a nhi t cao) i sinh d u, khí, nông và h p hơn
a nhi t trung bình trên th gi i kho ng 260C/km. Gradient o
nhi u. Gradient
ư c trong b n tr m tích trên th gi i trong kho ng c th th p nh t kho ng
180C/km, cao nh t kho ng 550C/km.
i m n a c n lưu ý là ch nhi t c mà v t li u h u cơ tr i qua m i là thư c o
úng n. Ch nhi t hi n t i ôi khi m i ư c hình thành do ho t ng ki n t o ưa n
(t dư i sâu theo các t gãy sâu) hay do các ai m ch magma m i xu t hi n.
Nhóm 1 Trang 22
nguon tai.lieu . vn
