Нефтематеринские породы (НМП) -
породы, обогащенные ОВ, сгенерировавшие или способные сгенерировать УВ в промышленных масштабах
Пример НМП – баженовская свита (Западная Сибирь) 2.3 млн км2
Фотография шлифа образца баженовской свиты
Созревание НМП
Созревание НМП
Нагрев до 400°С |
Нагрев до 470°С |
|
Д. Корост, Д. Надежкин, 2010
Генерация УВ
Для генерации УВ необходимы следующие условия:
1)Содержание ОВ Сорг.>0.5%
2)Зрелость ОВ
Температура > 80 град. С
Взависимости от типа керогена:
1)Высокие значения отношения Н/С – получим нефть
2) Высокие значения отношения Н/С – получим газ
Термическая зрелость керогена зависит линейно от времени нагрева и экспоненциально от температуры.
Количество сгенерированных УВ определяется типом керогена и степенью нагрева.
Генерация УВ
Rock-Eval анализ
В естественных условиях генерация УВ происходит при низких температурах (около 100 град. С) длительное время (млн. лет)
Процесс генерации УВ воспроизводят при высоких температурах (около 550 град. С) за короткое время(минуты)
550 °C
Pyrolysis temperature
300 °C
Генерация УВ
Rock-Eval анализ
Измеряемые величины
Пик S1 – высвобождение сгенерированных ранее УВ (мг УВ / г породы)
Пик S2 – оставшийся генерационный потенциал (мг УВ / г породы)
Пик S3 – высвобождение СО2 (неорганический углерод!)
Tmax – максимальная температура на пике S2
Time
Вычисляемые величины
Водородный индекс: (HI)= S2/TOC * 100
Кислородный индекс: (OI)= S3/TOC * 100
Генерационный потенциал = S1+S2
“Production Index” (PI)= S1/(S1+S2)
Генерация УВ
Кинетические модели
Кинетическая модель
k = A exp (- Ea/RT)
Уравнение Аррениуса
k – константа скорости реакции, связанная с изменением концентрации исходного вещества во времени
А – частотный фактор (108 - 1018 s-1 )
Еа – энергия активации (40 - 80 kcal/mol)
R – универсальная газовая постоянная
Равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. Единицы измерения: Дж ⁄ (моль∙К)
Т – температура в градусах Кельвина
Генерация УВ
Кинетические модели
Энергия активации
Для того, чтобы молекулы А и Б прореагировали между собой, они должны сначала столкнуться. Причем столкновение должно быть достаточно энергичным. Энергия, запасенная в молекулах А и Б, должна быть больше какой-то определенной величины - иначе они просто отталкиваются друг от друга, не вступая в реакцию (рис. слева). Если же энергия столкновения достаточна, образуется продукт В (рис. справа).
http://www.hemi.nsu.ru/ucheb213.htm
Генерация УВ
Кинетические модели
Энергия активации
Распределение молекул по энергии при определенной температуре
Энергетический профиль экзотермической реакции А + Б = В. Разница между средней энергией молекул А и Б и средней энергией переходных состояний (которые тоже рассматриваются как молекулы), называется энергетическим барьером или энергией активации Еа этой реакции
Энергия активации Еа - это та дополнительная энергия (к средней энергии Е сталкивающихся частиц), которая необходима, чтобы столкновение привело к химической реакции (не путать с Еmin!!!).
http://www.hemi.nsu.ru/ucheb213.htm
Генерация УВ
Кинетические модели
Энергия активации
Распределение молекул газообразного азота по скоростям при трех различных температурах. Температура в кельвинах указана рядом с каждой кривой
(Р. Дикерсон и др. "Основные законы химии", М.: "Мир", 1982, т. 1, стр. 143)
Поскольку энергия не берется "ниоткуда", при температуре 1273 К энергия переходного состояния вещества находится где-то в закрашенной (желтым цветом) области "энергичных" молекул. Разница между этой средней энергией переходных состояний и средней энергией исходных молекул называется энергией активации Еа.
Если мы повысим температуру реагирующей смеси до 2273 К, то кривая сдвигается вправо по шкале энергий (и шкале скорости молекул), но разница Е = Еа сохранится. Таким образом, энергия активации Еа практически не зависит от температуры.
http://www.hemi.nsu.ru/ucheb213.htm