Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Энергии активации и генетический потенциал главных типов кeрогена





Энергия активации Типы керогена
Класс Средние значения (ккал/моль) Тип I Тип II Тип III
xi0 A xi0 A xi0 A
Е11   0,024 4,75.105 0,022 1,27.105 0,023 5,20.103
Е12   0,064 3,04.1016 0,034 7,47.1016 0,053 4,20.1016
Е13   0,136 2,28.1025 0,251 1,48.1027 0,072 4,33.1025
Е14   0,152 3,98.1030 0,151 5,52.1029 0,091 1,97.1032
Е15   0,347 4,47.1032 0,116 2,04.1035 0,049 1,20.1033
Е16   0,172 1,10.1034 0,120 3,80.1035 0,027 7,56.1031
Генетический потенциал керогена x0 = У xi0 0,895   0,695   0,313  

А выражается как y -1.106

Значения y0 : тип I - 0,051; тип II - 0,035; тип III - 0,018.

Эти данные приведены в табл. 5 и являются количественным выражением генетического потенциала керогена, определение которого дано в разд. 2.2. Величина генетического потенциала зависит от типа керогена, т. е. от его первоначального химического состава. Материнская порода может быть определена как порода, генетический потенциал которой выше пороговой величины, например 0,25-0,30 г на грамм керогена или (при среднем содержании органического углерода в породе 1 %) 0,25-0,30 % веса породы.

Стадия эволюции в любой момент времени устанавливается с помощью коэффициента превращения r - отношения количества уже преобразованного керогена к генетическому потенциалу:

r = (У xi0 – У xi)/У xi0 = (x0 – У xi)/ x0

На небольших глубинах коэффициент превращения равен нулю. При погружении и нагреве пород он постепенно увеличивается и достигает единицы, когда все подвижные органические продукты удалены из керогрна и остается только углеродный остаток.

Для разных осадочных бассейнов получено прекрасное соответствие между цифрами, рассчитанными с помощью модели, и тем количеством нефти и газа, которое фактически образовалось в материнских породах приихпогружении (среднеквадратичное отклонение <10-2, коэффициент корреляции >0,9). Использование этой модели для лабораторных экспериментов по нагреву керогена (в изотермических условиях или при равномерном повышении температуры) в течение разных отрезков времени: от одного часа до одного года - также продемонстрировало удовлетворительное соответствие между экспериментальными и расчетными данными. Кроме того, один и тот же ряд констант Ai и Ei, приведенный в табл. 5, оказался достаточным для моделирования разложения керогена в любых условиях, включая а) природную эволюцию керогона в осадочных бассейнах при сравнительно низких температурах (50—150 °С) в течение 10—400 млн. лет, б) искусственную эволюцию в лабораторных опытах при температурах 180— 250 °С и в) высокотемпературную (400—500 °С) перегонку горючих сланцев в реторте. Тот факт, что одна модель с одним и тем же набором констант подходит для процессов, происходящих в таких разных условиях, подтвер­ждает правильность гипотезы, основанной на кинетике (статистика типов связей и энергий активации, реакции первого порядка и т. д.).

Время образования нефти, установленное с помощью модели, в некоторых случаях может быть проверено с помощью геологических данных.

Параметры E1i, используемые в модели, для упрощения называют энергиями активации. Их роль близка к роли энергии активации, но они не вполне соответствуют этому параметру, потому что энергия активации обычно устанавливается для определенной единичной реакции, а данная модель рассматривает «образование нафтидов» путем многочисленных параллельных и/или последовательных реакций.

Первоначально в керогене имеются связи многих типов с разными энер­гиями разрыва. Это слабые связи, соответствующие физической или химической адсорбции (водородные связи и т. д.); карбонильные и карбоксильные связи; эфирные и серные связи; углерод-углеродные связи. Кроме того, энергия разрыва большинства типов связей зависит от влияния соседних функциональных или замещающих групп, длины цепей и т. д. Поэтому анализ распределения энергий активации Е1i от 0 до 80 ккал/моль, вероятно, точнее отражает фактические механизмы, чем гипотетическое измерение энергии разрыва каждого отдельного типа связей. Следовательно, лучшим отражением состава керогена может быть гистограмма энергий активации, построенная на основе данных табл. 5 и показанная на рис. 23 для керогенов типов I, II и III. По мере увеличения глубины захоронения и температуры (и уменьшения 1/T происходит постепенный разрыв разных связей приблизительно в порядке увеличения Ei. Об этом свидетельствует зависимость констант реакций ki от температуры показанная на рис. 24.

 

 

Рис. 24. Зависимость констант реакций разложения керогена ki от температуры.

На графике видно, что разрыв связей, которым соответствуют разные энергии активации, происходит постепенно в порядке повышения энергии активации

 

Генетический потенциал x0xi0 и распределение энергий активации зависят от типа керогена:

а. Кероген типа I содержит много лабильного органического вещества x0, и, следовательно, имеет высокий генетический потенциал. Как показывает распределение энергий активации, низких значений, соответствующих слабым связям, мало. Максимум распределения расположен в области 70 ккал/моль и, возможно, соответствует углерод-углеродным связям.

Следовательно, для образования нефти из керогена этого типа нужны более высокие температуры, чем для образования нефти из керогенов других типов.

б. Кероген типа II содержит немного меньше лабильного органического вещества и поэтому имеет более низкий генетический потенциал, чем кероген типа I. Распределение энергий активации растянуто и включает более низкие значения по сравнению с распределением энергий активации для кeрогена типа I. Максимум распределения соответствует 50 ккал/моль. Это значит, что интенсивное образование нефти начинается при более низких температурах, чем в первом случае.

в. Керогеп типа III содержит еще меньше подвижного органического вещества, чем керогены двух других типов, и имеет низкий генетический потенциал; поэтому общее количество образуемой им нефти сравнительно невелико. Распределение энергий активации сглаженное с максимумом, соответствующим 60 ккал/моль.

Высокая концентрация органического вещества типа I или II дает бога­тые горючие сланцы с большим выходом смолы. Горючие сланцы Грин-Ривер относятся к типу I со значением x0 = 0,8 ч 0,9, т. е. 80—90%ихорганического вещества может превратиться в нефть. Тоарские глины Запад­ной Европы принадлежат к типу II; им соответствует значение x0 = 0,6, т. е. 60% органического вещества может превратиться в нефть. Органиче­ское вещество типа III в концентрированном состоянии образует угли или углистые сланцы, но дает низкий выход смолы (x0 = 0,25) и не образует промышленных залежей горючих сланцев.

Связь между тремя главными типами керогена поих химическим свойствам и распределение энергий активации можно использовать для быстрой калибровки модели. Если известен тип керогена (I, II или III), установленный с помощью оптического исследования или на основе данных элемент­ного анализа, то соответствующие значения Ai и Ei можно взять из табл. 5.

Значения кажущейся энергии активации для образования нефти и газа, карбонизации угля или сухой перегонки горючих сланцев, приводимые в литературе, колеблются от 8 до 65 ккал/моль. Эти кажущиеся энергии активации рассчитаны для одной реакции, хотя в действительности происходит ряд последовательных и/или параллельных реакций. Так как истинные энергии активации Еi, соответствующие разрыву связей разного типа, образуют ряд значений, возрастающих приблизительно в порядке повышения температуры, то при низкой температуре кажущаяся энергия активации близка к самому низкому значению Еi, а при высокой - к самому высокому значению Ei. Этот вывод подтверждают экспериментальные данные, полученные при лабораторном пиролизе горючих сланцев, при котором при увеличении степени разложения керогена от 0 до 80% наблюдалось постепенное повышение кажущейся энергии активации от 20 до 60 ккал/моль. Этого достаточно, чтобы объяснить, почему кажущиеся энергии активации в начале образования нефти составляют в среднем 10—15 ккал/моль, а кажущиеся энергии активации пиролиза горючих сланцев и карбонизации угля — приблизительно 50— 65 ккал/моль.

Для определения количества эмигрировавшей микронефти (Qэм) и суммарного количества битумоидов наиболее широкое распространение получила методика С.Г. Неручева, построенная на основе балансового расчета по сдвигам в составе битумоида, обусловленным эмиграцией.

Qэм = Qост Кэм/(1 - Кэм)]=S · Н · Кэм/1 - Кэм),

Kэм = Qэм/Qисх,

где Qocт - количество остаточного битумоида, Qиcx - исходное количество битумоида, УВ - количество УВ (в единицах веса или единицах объема породы), S - площадь распространения очага (нефтематеринской свиты), Н - толщина очага (нефтематеринской свиты), Кэм - коэффициент эмиграции.

Исходя из данных элементного состава исходного, остаточного и эмигрировавшего продукта, можно легко определить Кэм по следующим формулам:

Кэм =исх - Сост)/(Сэм - Сост);

Kэм=[(О+N+S)исх - (О+N+S)ост]/[(О+N+S)эм - (О+N+S)ост].

Элементный состав эмигрировавшего битумоида идентифицируется с усредненным составом нефти, состав остаточного битумоида определяется по аналитическим данным. Состав исходного битумоида устанавливается на основании элементного анализа образцов из средних частей мощных глинистых пачек, где битумоид практически не затронут эмиграцией.

Определение коэффициента эмиграции возможно также с помощью других уравнений материального баланса по параметру в. В практических исследованиях чаще всего используется формула

Кэм = 1 - востисх

По данным С.Г. Неручева, величина Кэм в Волго-Уральском регионе, рассчитанная по нескольким показателям, с увеличением глубины погружения от 1,5 до 3,5 км меняется от 0,06 до 0,66, а в Западно-Сибирском бассейне в тех же интервалах глубин она соответственно меняется от 0,605 до 0,84. В табл. 6 приведены значения Кэм, изменяющиеся в зависимости от градаций катагенеза для разных генетических типов ОВ и различных концентраций Сорг.

Ю.И. Корчагиной приводятся несколько иные значения Кэм. Величины Кэм, рассчитанные по в, составляют на ПК3, MK1, МК2; и МК3 соответственно 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5; рассчитанные по величине коэффициента м3 (углеводородный коэффициент) - 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6.

Формула подсчета эмигрировавших битумоидов (Qэм) принимает вид:

Qэм= 0,012 • q • Сорт • Р [К/ (1 - К)] т/км2,

где q = Сорг ∙ с ∙ h • 104 т/км2 - количество Сорг на 1 км2 данного производившего горизонта, Сорг - содержание органического уг­лерода, %; Р - фактический битумоидный коэффициент, %; с - плотность пород, г/см3; h - мощность, м; k - коэффициент эмиграции, доли; 0,012 - коэффициент, учитывающий аналитическую потерю летучих УВ и размерность входящих в формулу параметров.

Таблица 6

Date: 2015-06-12; view: 1041; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию