Геохімія перетворень керогену ііі типу в процесі занурення порід за результатами термодинамічного моделювання

Автор(и)

  • Ю. В. Хоха Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України; 79060, м. Львів, вул. Наукова, 3-а\
  • М. Б. Яковенко Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України; 79060, м. Львів, вул. Наукова, 3-а
  • О. В. Любчак ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9973-2021-2(79)-52-63

Ключові слова:

рівноважна термодинаміка, формалізм Джейнса, кероген ІІІ типу, дегідратація, нафтогазоносність.

Анотація

Розглянуто процеси, що супроводжують перетворення органічної речовини (ОР), яка складає основу керогенів різного типу, характеризуються неймовірною складністю та прогнозованим різноманіттям. Наведені стислі відомості про основні реакції, що відбуваються із компонентами біоти після проходження біодеградаційного бар’єру: спочатку – деструкції внаслідок гідролізу, а потім – різних типів конденсації. Показано, що складність процесів деградації органічної речовини не дозволяє розробити адекватну модель її перетворень після седиментації лише на базі розуміння кінетики окремих реакцій та груп реакцій. Ми вважаємо, що для опису таких складних систем найкращим чином пристосований аналітичний апарат рівноважної термодинаміки. Із застосуванням термодинамічної моделі на базі формалізму Джейнса ми розрахували зміни органічної речовини керогену ІІІ-А типу в контакті з органічними та неорганічними газами в процесі занурення порід. Результатами обчислень є молярні частки 44 адитивних складових, які описують тверду фазу керогену ІІІ для кожної глибини до 20 км включно, та органічних і неорганічних індивідуальних речовин. Встановлено, що консолідуючий вплив тиску є вагомим фактором впливу на склад геохімічної системи, що включає кероген ІІІ типу, у діапазоні глибин 6-13 км, в той самий час із подальшим зануренням переважає деструктивний фактор температури. За ентропією встановлено, що діапазон глибин від 6 до 15 км з максимумом 7,5 км можна вважати найбільш придатним для формування вуглеводневого флюїду. Запропоновані та розраховані в цій роботі коефіцієнти розгалуженості для твердої (керогену ІІІ типу) та газо-флюїдної фази підтверджують експериментальні роботи з оцінки спрямованості процесів трансформації керогену із зануренням, а встановлений термодинамічним моделюванням газогенеративний потенціал керогену монотонно зменшується із заглибленням, що також відповідає уявленням про його еволюцію. Встановлено складний характер рівноваги між конституційною водою та керогеном, залежно від теплового потоку та глибини. Для аналізу цієї рівноваги запропоновано просту константу рівноваги дегідратації, яка узагальнює перетворення води в матриксі керогенів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Tisso B., Velte D. Obrazovanie i raspro-stranenie nefti. Moskva: Mir, 1981. [in Russian]

Yamamoto S., Ishiwatari R. A study of the formation mechanism of sedimentary humic substances–II. Protein-based melanoidin model. Organic Geochemistry. 1989. No 14(5). P. 479-489.

Larter S.R., Douglas A.G. Melanoidins – kerogen precursors and geochemical lipid sinks: a study using pyrolysis gas chromatography (PGC). Geochimica et Cosmochimica Acta. 1980. No 44 (12). P. 2087-2095.

Vandenbroucke M., Largeau C. Kerogen origin, evolution and structure. Organic Geochemistry. 2007. No 38 (5). P. 719–833.

Stevenson F.J., Butler J.H. Chemistry of humic acids and related pigments. Organic geochemistry. 1969. P. 534-557. Springer, Berlin, Heidelberg.

Harvey G.R., Boran D.A., Chesal L.A., Tokar J.M. The structure of marine fulvic and humic acids. Marine Chemistry. 1983. No 12. P. 119–132.

Schnitzer M. Humic substances: chemistry and reactions. Developments in soil science. 1978. Vol. 8. P. 1-64. Elsevier.

Xhekaliuk E. B. Termodinamicheskie osnovy teorii mineralnogo proiskhozhdeniia nefti. Kiev: Naukova dumka, 1971. [in Russian]

Khokha Yu. V. Termodunamika glybynnykh vuglevodniv u prognozuvanni regionalnoi naftogazonosnosti. Kyiv: Naukova dumka, 2014. [in Ukrainian]

Jaynes E. T. Information theory and statistical mechanics. Physical review. 1957. No 106(4). P. 620.

Vandenbroucke M. Kerogen: from types to models of chemical structure. Oil & gas science and technology. 2003. No 58(2). P. 243-269.

Zelenko Yu. М., Dziuba О. V., Karpen-ko О. М. Prostorove poshyrennia typiv kerogenu na osnovi obrobky danykh metodu pirolizu zrazkiv v mezhakh Dniprovsko-Donetskoi zapadyny. Geoinformatyka. 2016. No 3 (59). P. 20-24. [in Ukrainian]

Pavliuk М. І. Geodynamichna evoliutsiia ta naftogazonosnist Azovo-Chornomorskogo i Bererntsevomorskogo perykontynentalnykh shelfiv. Lviv: PROMAN, 2014. [in Ukrainian]

Netradytsiini dzherela vuglevodniv Ukrainy. Kyiv: Nika-Tsentr, 2014. [in Ukrainian]

Koltun Yu. V. Еevoliutsiia chorno-slantsevykh tovshch ta generatsiia vuglevodniv v mezhakh davlioi kontynentalnoi okrainy Tetisu (Ukrainski Karpaty ta sumizhni terytorii). Zbirnyknaukovykh prats Instytutu geologichnykh nauk NAN Ukrainy. 2008. No 1. P. 87-92. [in Ukrainian]

Liubchak О.V., Khokha Yu.V., Yakovenko М.B. Spivvidnoshennia strukturnykh elementiv vuglevodnevoi skladovoi argilitiv Skhidnykh Karpat za formalizmom Jeinsa. Visnyk Kharkivskogo natsionalnogo universytetu imeni V.N.Karazina, seriia "Geologiia. Geografiia. Ekologiia". 2018. No 49. P. 83-94. [in Ukrainian]

Khokha Yu. V., Yakovenko M. B., Lyubchak O.V. Entropy maximization method in thermodynamic modelling of organic matter evolution at geodynamic regime changing. Geodynamics. 2020. No 2 (29). P. 79-88.

Ungerer P., Collell J., Yiannourakou M. Molecular modeling of the volumetric and thermodynamic properties of kerogen: Influence of organic type and maturity. Energy & Fuels. 2015. No 29 (1). P. 91-105.

Behar F., Lorant F., Lewan M. Role of NSO compounds during primary cracking of a Type II kerogen and a Type III lignite. Organic Geochemistry. 2008. No 39(1). P. 1-22.

Bell I.H., Wronski J., Quoilin S., Lemort V. Pure and Pseudo-pure Fluid Thermophysical Property Evaluation and the Open-Source Thermophysical Property Library CoolProp. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2014. No 53(6). P. 2498-2508.

Khokha Yu., Liubchak О., Yakovenko М. Termodynamika transformatsii kerogenu ІІ typu. Geologiia i geokhimiia goriuchykh kopalyn. 2019. No 3 (180). P. 25–40. [in Ukrainian]

Helgeson H.C., Richard L., McKenzie W.F., Norton D.L., Schmitt A. A chemical and thermodynamic model of oil generation in hydrocarbon source rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2009. No 73(3). P. 594-695.

Lindsey A.S., Jeskey H. The Kolbe-Schmitt Reaction. Chemical Reviews. 1957. No 57 (4). P. 583-620

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-10

Як цитувати

Хоха, Ю. В., Яковенко, М. Б., & Любчак, О. В. (2021). Геохімія перетворень керогену ііі типу в процесі занурення порід за результатами термодинамічного моделювання. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, (2(79), 52–63. https://doi.org/10.31471/1993-9973-2021-2(79)-52-63

Номер

Розділ

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА МЕТОДИ АНАЛІЗУ