Опубліковано

РІВНОВАЖНІ ТЕМПЕРАТУРИ ФОРМУВАННЯ ВУГЛЕВОДНЕВИХ ГАЗІВ В ОСАДОВИХ ТОВЩАХ ЗАХІДНОГО НАФТОГАЗОНОСНОГО РЕГІОНУ УКРАЇНИ (за даними термодинамічного моделювання)

Головна > Архів > №4 181 (2019) > 66-77


Geology & Geochemistry of Combustible Minerals No. 4 (181) 2019, 66-77.

https://doi.org/

Юрій Хоха, Мирослава Яковенко, Олександр Любчак, Дмитро Брик

Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України, Львів,
e-mail: igggk@mail.lviv.ua

Анотація

Розглянуто питання інтерпретації компонентного складу природних газів з точки зору їхньої еволюції. Виокремлені доступні для вивчення параметри, які демонструють сильну кореляцію з умовами утворення, міграції та накопичення природних вуглеводневих газів. Серед цих параметрів для термодинамічного аналізу відібрано співвідношення ізомерної форми бутану до нормальної як надійний показник температурного режиму деструкції керогену.

Методом, що базується на формалізмі Джейнса, розраховано склад рівноважної системи гази/кероген в умовах осадової товщі для двох теплових потоків – 75 та 100 мВт/м2. Серед вуглеводневої компоненти газів обчислювався вміст усіх ізомерних форм бутану і пентану, а також метану, етану та пропану. За результатами обчислень виявлено монотонну залежність рівноважної температури та глибини утворення від відношення ізобутану до н-бутану (i-C4/n-C4).

Для 59 родовищ Західного нафтогазоносного регіону, відомості про яких містили дані i-C4/n-C4, визначено рівноважні температури утворення та побудовано їхні картосхеми. Аналіз картосхем показав наявність двох чітко виражених температурних максимумів, зосереджених у Бориславсько-Покутському нафтогазоносному районі на перетині регіональних розломів. Висунуто припущення про віддалення джерела вуглеводнів від сучасного покладу.

Ключові слова

кероген, Західний нафтогазоносний район, ізомери бутану, еволюція газу, температура утворення, формалізм Джейнса.

Використані літературні джерела

Атлас родовищ нафти і газу України (Т. 4). (1998). Львів: Центр Європи.

Крупський, Ю. З. (2001). Геодинамічні умови формування і нафтогазоносність Карпатського та Волино-Подільського регіонів України. Київ: УкрДГРІ.

Тиссо, Б., Вельте, Д. (1981). Образование и распространение нефти. Москва: Мир.

Хоха, Ю. В. (2014). Термодинаміка глибинних вуглеводнів у прогнозуванні регіональної нафтогазоносності. Київ: Наукова думка.

Хоха, Ю. В., Любчак, О. В., Яковенко, М. Б. (2019). Термодинаміка трансформації керогену ІІ типу. Геологія і геохімія горючих копалин, 3 (179), 25–40.

Bell, I. H., Wronski, J., Quoilin, S., & Lemort, V. (2014). Pure and Pseudo-Pure Fluid Thermophysical Property Evaluation and the Open-Source Thermophysical Property Library CoolProp. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53 (6), 2498–2508.

Prinzhofer, A., & Battani, A. (2003). Gas Isotopes Tracing: an Important Tool for Hydrocarbons Exploration. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, 58 (2), 299–311.

Prinzhofer, A., Mello, M. R., & Takaki, T. (2000). Geochemical Characterization of Natural Gas: A Physical Multivariable Approach and its Applications in Maturity and Migration Estimates. AAPG Bulletin, 84 (8), 1152–1172.

Vandenbroucke, M., & Largeau, C. (2007). Kerogen origin, evolution and structure. Organic Geochemistry, 38, 719–833.

Wood, J. M., & Sanei, H. (2016). Secondary migration and leakage of methane from a major tight-gas system. Nature Communications, 7. https://doi.org/10.1038/ncomms13614

Опубліковано

ТЕРМОДИНАМІКА ТРАНСФОРМАЦІЇ КЕРОГЕНУ ІІ ТИПУ

Головна > Архів > №3 180 (2019) > 25-40


Geology & Geochemistry of Combustible Minerals No. 3 (180) 2019, 25-40.

https://doi.org/10.15407/ggcm2019.03.025

Юрій Хоха, Олександр Любчак, Мирослава Яковенко

Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України, Львів,
e-mail: igggk@mail.lviv.ua

Анотація

Розглянуто погляди на хімічну будову керогену ІІ типу та проведено оцінку змін його структури при проходженні через стадії катагенезу від незрілого до пост-зрілого. Наведено структурні моделі керогену ІІ типу на різних стадіях катагенезу: як одержані емпіричним шляхом після вивчення структури фізико-хімічними методами, так і за результатами моделювання методами молекулярної динаміки. Методами рівноважної термодинаміки розрахований склад системи кероген–гази для ділянок земної кори в діапазоні 1–20 км із тепловим потоком від 40 до 100 мВт/м2. Показано, що концепція «метаново-графітної смерті», яка має місце в стані термодинамічної рівноваги при перетворенні органічної речовини, є помилковою. Встановлено характер змін концентрацій вуглеводневих газів у рівновазі з керогеном ІІ типу, що свідчить про наявність «нафтового вікна» у слабкопрогрітих зонах у межах глибин 2–4 км.

Ключові слова

кероген ІІ типу, катагенез, «нафтове вікно», рівноважна термодинаміка, формалізм Джейнса.

Використані літературні джерела

Любчак, О. В., Хоха, Ю. В., Яковенко, М. Б. (2018). Співвідношення структурних елементів вуглеводневої складової аргілітів східних карпат за формалізмом Джейнса. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, сер. «Геологія. Географія. Екологія», 49, 83–94.

Никонов, В. Н. (1961). Тяжелые углеводороды и их соотношение в газах нефтяных и газовых залежей. Геология нефти и газа, 8, 15–21.

Тиссо, Б., Вельте, Д. (1981). Образование и распространение нефти. Москва: Мир.

Хоха, Ю. В. (2014). Термодинаміка глибинних вуглеводнів у прогнозуванні регіональної нафтогазоносності. Київ: Наукова думка.

Хоха, Ю. В., Любчак, О. В., Яковенко, М. Б. (2018). Вплив температурного режиму на газогенераційний потенціал гумінових кислот органічної речовини. Геологія і геохімія горючих копалин, 3–4 (176–177), 49–63.

Хоха, Ю. В., Любчак, О. В., Яковенко, М. Б. (2019). Енергія Гіббса утворення компонентів природного газу в осадових товщах. Геологія і геохімія горючих копалин, 2 (179), 37–47.

Behar, F., & Vandenbroucke, M. (1987). Chemical modelling of kerogens. Organic Geochemistry, 11, 15–24.

Behar, F., Kressmann, S., Rudkiewicz, J. L., & Vandenbroucke, M. (1992). Experimental simulation in a confined system and kinetic modelling of kerogen and oil cracking. Organic Geochemistry, 19 (1–3), 173–189.

Behar, F., Roy, S., & Jarvie, D. (2010). Artificial maturation of a Type I kerogen in closed system: Mass balance and kinetic modelling. Organic Geochemistry, 41, 1235–1247.

Bell, I. H., Wronski, J., Quoilin, S., & Lemort, V. (2014). Pure and Pseudo-pure Fluid Thermophysical Property Evaluation and the Open-Source Thermophysical Property Library CoolProp. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53 (6), 2498–2508.

Durand, B. (1980). Sedimentary organic matter and kerogen. Definition and quantitative importance of kerogen. In B. Durand (Ed.), Kerogen, Insoluble Organic Matter from Sedimentary Rocks (pp. 13–34). Paris: Editions Technip.

Forsman, J. P., & Hunt, J. M. (1958). Insoluble organic matter (kerogen) in sedimentary rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta, 15, 170–182.

Helgeson, H., Richard, L., McKenzie, W., Norton, D., & Schmitt, A. (2009). A chemical and thermodynamic model of oil generation in hydrocarbon source rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta, 73 (3), 594–695.

Kelemen, S. R., Afeworki, M., Gorbaty, M. L., Sansone, M., Kwiatek, P. J., Walters, C. C., … Behar, F. (2007). Direct Characterization of Kerogen by X-ray and SolidState 13C Nuclear Magnetic Resonance Methods. Energy Fuels, 21 (3), 1548−1561.

Lindsey, A. S., & Jeskey, H. (1957). The Kolbe-Schmitt Reaction. Chemical Reviews, 57 (4), 583–620.

Planche, H. (1996). Finite time thermodynamics and the quasi-stability of closed-systems of natural hydrocarbon mixtures. Geochimica et Cosmochimica Acta, 22 (60), 4447–4465.

Stuermer, D. H., Peters, K. E., & Kaplan, I. R. (1978). Source indicators of humic substances and proto-kerogen. Stable isotope ratios, elemental compositions and electron spin resonance spectra. Geochimica et Cosmochimica Acta, 42 (7), 989–997.

Tomic, J., Behar, F., Vandenbroucke, M., & Tang, Y. (1995). Artificial maturation of Monterey kerogen (Type II-S) in a closed system and comparison with Type II kerogen: implications on the fate of sulfur. Organic Geochemistry, 23 (7), 647–660.

Ungerer, P., Collell, J., & Yiannourakou, M. (2015). Molecular Modeling of the Volumetric and Thermodynamic Properties of Kerogen: Influence of Organic Type and Maturity. Energy Fuels, 29 (1), 91–105.

Van Krevelen, D. W., & Chermin, H. A. G. (1951). Estimation of the free enthalpy (Gibbs free energy) of formation of organic compounds from group contributions. Chemical Engineering Science, 1 (2), 66–80.

Vandenbroucke, M., & Largeau, C. (2007). Kerogen origin, evolution and structure. Organic Geochemistry, 38, 719–833

Zhao, T., Li, X., Zhao, H., Li, M. (2017). Molecular simulation of adsorption and thermodynamic properties on type II kerogen: Influence of maturity and moisture content. Fuel, 190 (15), 198–207.

Опубліковано

ГАЗОГЕНЕРАЦІЙНИЙ ПОТЕНЦІАЛ БІТУМІНОЗНИХ АРГІЛІТІВ УКРАЇНСЬКИХ КАРПАТ ЗА ФОРМАЛІЗМОМ ДЖЕЙНСА

Головна > Архів > №1 178 (2019) > 47-62


Geology & Geochemistry of Combustible Minerals No. 1 (178) 2019, 47-62.

https://doi.org/

Юрій ХОХА, Олександр ЛЮБЧАК, Мирослава ЯКОВЕНКО

Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України, Львів,
e-mail: igggk@mail.lviv.ua

Анотація

Проаналізовані літературні джерела та встановлені основні критерії визначення газогенераційного потенціалу порід. Зроблено спробу розширити спектр цих критеріїв, використовуючи відомості щодо елементного складу органічної речовини, розсіяної в породах. Розрахунки проведені на базі рівноважної термодинаміки в поєднанні з формалізмом Джейнса. Результати розрахунків порівнювали з результатами, одержаними методом Рок-Евал. Виявлено, що обчислення термодинамічним методом дає занижені результати щодо кількості газу, генерованого органічною речовиною. Натомість він дозволяє встановлювати зміни хімічної структури органічної речовини порід. Окреслено шляхи вдосконалення методу.

Ключові слова

слова: газогенераційний потенціал, формалізм Джейнса, рівноважна термодинаміка, розсіяна органічна речовина

Використані літературні джерела

Габинет М. П., Кульчицкий Я. О., Матковский О. И. Геология и полезные ископаемые Украинских Карпат. – Львов : Вища шк., 1976. – Ч. 1. – 200 с.

Дякончук С. А., Кузьменко Т. М. Геологічна характеристика покладів нетрадиційних типів вуглеводнів на основі 3D-моделювання // Геодинаміка. – 2015. – Вип. 2 (19). – С. 26–33.

Крупський Ю. З. Геодинамічні умови формування і нафтогазоносність Карпатського та Волино-Подільського регіонів України. – К. : УкрДГРІ, 2001. – 144 с.

Крупський Ю. З., Куровець І. М., Сеньковський Ю. М. Нетрадиційні джерела вуглеводнів України. Кн. 2 : Західний нафтогазоносний регіон. – К. : Ніка-Центр, 2014. – 400 с.

Лебега О. В. Фактори та геолого-економічні показники, що визначають цінність газосланцевих родовищ // Економічний аналіз. – 2017. – Т. 2. – № 27. – С. 162–171.

Любчак О. В., Хоха Ю. В., Яковенко М. Б. Співвідношення структурних елементів вуглеводневої складової аргілітів Східних Карпат за формалізмом Джейнса // Вісн. Харків. нац. ун-ту ім. В. Н. Каразіна. Сер. Геологія. Географія. Екологія. – 2018. – № 49. – С. 83–94.

Хоха Ю. В. Термодинаміка глибинних вуглеводнів у прогнозуванні регіональної нафтогазоносності. – К. : Наук. думка, 2014 – 57 с.

Хоха Ю., Любчак О., Яковенко М. Вплив температурного режиму на газогенераційний потенціал гумінових кислот органічної речовини // Геологія і геохімія горючих копалин. – 2018. – № 3–4 (176–177). – С. 49–63.

Behar F., Roy S., Jarvie D. Artificial maturation of a Type I kerogen in closed system: Mass balance and kinetic modelling // Organic Geochemistry. – 2010. – Vol. 41. – P. 1235–1247.

 Petroleum generation in the Ukrainian external Carpathians and the adjacent foreland / Y. Koltun, J. Espitalié, M. Kotarba et al. // Journ. of Petroleum Geology. – 1998. – Vol. 21 (3). – P. 265–288.

van Krevelen D. W., Chermin H. A. G. Estimation of the free enthalpy (Gibbs free energy) of formation of organic compounds from group contributions // Chemical Engineering Science. – 1951. – Vol. 1 (2). – P. 66–80.

Humic acids from coals of the North-Bohemian coal field: I. Preparation and characterisation / J. Novak, J. Kozler, P. Janos et al. // Reactive & Functional Polymers. – 2001. – Vol. 47 (2). – P. 101–109.

Tissot B. P., Welte D. H. Petroleum Formation and Occurrence. – Berlin ; Heilderberg ; New York ; Tokyo : Springer-Verlag, 1984. – 720 p.