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유기물의 초기 다공성 생성

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유기물의 초기 다공성 생성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9904(2023) 이 기사 인용 652 액세스 측정항목 세부 정보 높은 총유기황(TOS) 함량(예: IIS 유형 케로겐)은 다음과 같이 잘 알려져 있습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9904(2023) 이 기사 인용

652 액세스

측정항목 세부정보

높은 총유기황(TOS) 함량(즉, 유형 IIS 케로겐)은 케로겐 변환에 큰 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있지만 유기 다공성의 진화에 대한 TOS 함량의 효과는 드물고 간접적으로 조사되었습니다. 이 연구는 유형 II 케로겐을 함유한 이암에 비해 유형 II 케로겐을 함유한 이암에서 더 낮은 열 성숙도에서 유기 다공성이 생성된다는 것을 보여줍니다. 우리가 아는 한 이 현상은 이전에 입증된 적이 없습니다. 기공 시스템이 저장량과 매트릭스 유체 흐름을 제어하기 때문에 유기물이 풍부한 이암을 덮개암, 탄화수소 저장소, CO2 또는 핵 폐기물 처리 저장소로 특성화하는 것과 관련이 있습니다. TOS 함량이 낮거나 높은 3개의 유기물이 풍부한 이암 유닛에서 5개의 열적으로 미성숙한 코어 샘플이 선택되었습니다: 후기 데본기 Duvernay 층(캐나다), 중기 후기 Miocene Onnagawa 층(일본), Fernie 층의 초기 쥬라기 Gordondale 구성원(캐나다) ). 함수 열분해를 사용하여 미성숙 샘플의 분할을 4개의 성숙 단계로 인위적으로 성숙시켰으며, 이에 따라 석유물리학적 및 유기 지구화학적 특성을 측정하고 기본 미성숙 샘플과 비교했습니다. 유형 IIS 샘플의 대부분의 다공성 증가는 0.70% VRoeqv 미만에서 발생했지만 유형 II 샘플에서는 1.1% VRoeqv까지 더 넓고 견고했습니다.

자체 공급되는 비전통적인 셰일 오일 및 가스 저장소의 유기물(OM) 기반 다공성("유기 다공성")은 일반적으로 무기 다공성을 압도하므로 탄화수소 저장 용량, 흡착 용량, 투과성 및 습윤성에 결정적인 영향을 미칠 수 있습니다1,2 . 매몰 속성이 압축, 입자 재배향, 연성 변형3,4,5 및 시멘트화6,7,8,9,10를 통해 1차 무기 다공성을 많이 제거함에 따라 유기 다공성이 지배적이 되고 6,7,8,9,10 전환 가능한 변형을 통해 2차 유기 다공성이 생성됩니다. 케로겐과 역청을 액체 및 기체 탄화수소11,12,13,14,15,16,17,18로 변환합니다. 또한 점성 역청과 오일이 해당 공극으로 이동한 다음 더 가벼운 유체 탄화수소와 잔류 고체 역청 및 피로비투멘으로 2차 열 분해를 겪을 때 무기 공극이 광범위하게 폐색될 수 있습니다. 그러나 유기 기공 부피, 기공 크기 분포 및 형태의 중요한 변화는 관찰 가능한 모든 규모에서 문서화되었습니다.

유기 다공성에 대한 1차 제어는 열성숙입니다. 1차 케로겐 다공성은 압축되거나 폐쇄되는 경향이 있지만, 케로겐과 역청이 액체 및 기체 탄화수소로 변환되면 잔류 고체 OM11,12,13,14,15,16,25,26에 광범위한 2차 다공성이 생성됩니다. 유기 다공성에 대한 2차 제어는 유효 응력입니다. 충분히 견고한 광물 매트릭스가 없는 경우 과도한 부담이나 구조적 응력으로 인해 OM이 압축되고 액체 탄화수소가 제거되며 OM이 호스팅하는 다공성이 감소합니다7,25,26,27,28,29. 마지막으로, 유기 다공성 발달은 OM 유형 및 구성에 의해 영향을 받으며, 키티노조안 및 그라프톨라이트30,31 및 육상 OM(즉, 비트리나이트 및 불활성)32과 같은 일부 동물파괴에서 2차 다공성이 없는 것으로 가장 쉽게 관찰됩니다. 높은 총유기황(TOS) 함량(즉, 유형 IIS 케로겐)이 케로겐 변환 동역학33,34,35,36,37,38,39에 크게 영향을 미친다는 것을 입증하는 풍부한 문헌이 있지만 TOS 함량이 유기 다공성에 미치는 영향 진화는 아주 드물고 간접적으로만 조사되었습니다.

본 연구에서는 함수 열분해(HP)를 사용하여 다양한 TOS 함량을 갖는 미성숙 유기물이 풍부한 이암 세트를 인위적으로 성숙시킨 후 변화를 확인함으로써 유기 다공성과 기공 폐색 고체 역청의 진화에 대한 TOS 함량의 영향을 조사했습니다. 각각의 지구화학적, 석유물리학적 특성에 있어서. 이 연구의 동기는 기공 시스템 진화에 대한 OM 구성 제어를 더욱 자세히 설명하고 덮개암, 비전통적인 탄화수소 저장소 및 CO2 또는 핵 폐기물 저장 저장소로서 II형 케로겐을 사용하는 셰일 평가에 대한 통찰력을 제공하는 것이었습니다. 5개의 열적으로 미성숙한 코어 샘플은 유기물이 풍부한 3개의 이암 단위에서 선택되었으며, TOS 함량이 증가하는 순서대로 후기 Devonian Duvernay Formation(캐나다), 중후기 Miocene Onnagawa Formation(일본) 및 초기 Jurassic Gordondale(이전 Nordegg)이었습니다. Fernie Formation (캐나다)의 회원입니다.

 4 µm pore throat diameter to avoid intruded volume associated with conformance, artificial fractures, and experimental artefacts. MICP (Fig. 10) and N2-adsorption (Fig. 11) data (Table 5) show that pore volume is close to zero in immature GORD and DVRN samples, but much higher in ONNA, consistent with SEM observations that show common matrix porosity in the immature ONNA sample. Total pore volumes increase significantly in all samples in response to thermal maturation. ONNA samples have the smallest growth in pore volume, followed by DVRN, then GORD, a trend consistent with increasing TOC content. Incremental porosity changes at each successive maturity stage, as estimated from MICP are consistent with those estimated from the loss of S2 (which represents the porosity-hosting OM phases) (Fig. 12). The 4 outliers are GORD1 and GORD2 samples at 340 × 3 and 350 × 3, which show extensive low-density, pore-filling solid bitumen in SEM images. The presence of extensive low-density bitumen breaks the assumption that S2 OM density is equal to 1/3 matrix density, thus overestimating S2-loss porosity. MICP pore throat size distributions (PTSD) vary significantly between sample groups (Fig. 10). Most pore volume growth for DVRN and ONNA samples occurs in pores with pore throat diameters below about 0.3 µm, with maximum amplitudes in the range of approximately 0.03 to 0.1 µm. Minor pore volume growth occurs in the pore throat range of 0.3 to 4.0 µm. Most pore volume growth for GORD samples occurs in pores with larger pore throats, below about 3.0 µm, with maximum amplitudes in the range of approximately 0.4 to 2.0 µm. DVRN and ONNA samples generally have MICP pore throat sizes much smaller than SEM-observed pore body diameters while GORD samples have MICP pore throat diameters similar to SEM-observed pore body diameters./p>