Катагенез (геология)

редактировать

Катагенез - это термин, используемый в нефтегазовой геологии для описания процесса крекинга, который приводит к превращению органических керогены в углеводороды.

Содержание

1 Теоретическая реакция
2 Важные параметры
3 Будущие работы
4 См. Также
5 Ссылки

Теоретическая реакция

Катагенез - это вторая стадия созревания органического углерода на пути к превращению в графит. c. Этот геологический процесс приводит к очень значительным изменениям в биогенных материалах, составляющих углеродистые отложения. Во время катагенеза температура увеличивается, давление увеличивается, и как органические, так и неорганические компоненты «корректируют» свою фазу или форму для компенсации. На этом этапе начинается процесс «литификации». Вообще говоря, повышение температуры приводит к улетучиванию нестабильных частиц или элементов, которые слабо связаны с атомами углерода. Повышение температуры и давления также приводит к прекращению биогенных процессов. Один из способов выразить эти изменения - посмотреть на отношение кислорода к углероду или водорода к углероду по мере созревания осадка. Почти во всех случаях, когда биогенный материал созревает в геологической среде, количество летучих элементов, таких как кислород и водород, значительно уменьшается, что приводит к уменьшению соотношений O / C и H / C. Типичное значение отношения O / C для полностью созревшего углерода стадии катагенеза может быть менее 0,1. Это означает, что на каждые 100 атомов углерода приходится менее 10 атомов кислорода. Также очевидны аналогичные снижения уровня водорода.

Эта химическая реакция считается процессом, зависящим от времени, температуры и давления, который создает жидкость и / или газообразный углеводород Hc из первичного керогена X, который можно суммировать с помощью формулы:

X 0 → H c + X (t) {\ displaystyle X_ {0} \ rightarrow Hc + X (t)}

{\ displaystyle X_ {0} \ rightarrow Hc + X (t)}

где X 0 - начальная концентрация керогена , а X (t) - концентрация керогена в момент времени t.

Обычно считается, что зависимость от давления незначительна, так что процесс катагенеза можно представить в виде дифференциального уравнения первого порядка :

d X dt = - κ X {\ displaystyle {\ frac {dX} {dt}} = - \ kappa X}

{\ displaystyle {\ frac {dX} {dt}} = - \ kappa X}

где X - реагент (кероген), а κ - константа скорости реакции, которая вводит температурную зависимость через Уравнение Аррениуса.

Важные параметры

Было предложено несколько, как правило, непризнанных, но важных контролирующих параметров метаморфизма.

Отсутствие или присутствие воды в системе, потому что термическое разрушение углеводородов значительно подавляется в присутствие воды.
Повышение давления жидкости сильно подавляет весь метаморфизм органических веществ.
Утечка продукта из мест реакции, так как отсутствие выхода продукта замедляет метаморфизм.
Повышение температуры как основной движущей силой реакции.

Дальнейшая работа

Требуются большие исследования в будущем, чтобы выделить этот параграф. метров, которые наиболее важны для индукции катагенетического процесса. Дальнейшая работа в этой области будет включать следующее:

Установление точной взаимосвязи между временем захоронения и крекингом углеводородов.
Определение того, как водород из воды в конечном итоге включается в кероген.
Установление эффекта регионального сдвига.
Определение того, как статическое давление жидкости влияет на образование углеводородов. Некоторые эксперименты продемонстрировали, что статическое давление флюида может объяснить присутствие концентраций углеводородов на глубинах, где их состав в противном случае не ожидался бы.
Многие измерения содержания углеводородов в образцах горных пород были выполнены при атмосферном давлении. Это игнорирует потерю большого количества углеводородов во время сброса давления. Образцы горных пород при атмосферном давлении были измерены в 0,11–2,13% образцов при пластовом давлении. Наблюдения на буровых площадках включают вспенивание обломков горных пород и масляных пленок, покрывающих буровой раствор ямы.
Нельзя игнорировать типы органических веществ. Различные типы органических веществ имеют разные химические связи, структуру прочности связи и, следовательно, разные энергии активации.
C15+ углеводороды стабильны при гораздо более высоких температурах, чем предсказывает кинетика реакции первого порядка.

Например, когда это было когда-то Предполагается, что катагенетические процессы были реакциями первого порядка, некоторые исследования показали, что это может быть не так.

См. также

Ссылки