Bir petrol sedimanter havzasının evrimi sırasında, kayaçlardaki kil mineralleri tektonik ve sedimantasyona tepki olarak bileşim ve kristal yapılarında bir dizi değişikliğe uğrarlar. Kil minerallerinin miktarı ve türü, farklı tektonik ve tortul ortamlarda daha sığ ve daha büyük derinliklerde kiralanabilir minerallerin ve genetik etkileşimlerin kaynağının bir fonksiyonudur. Kil mineralleri, tektonik/yapısal sistemi, havza gelişiminin tarihini ve çeşitli jeolojik olayların zamanlamasını anlamak için kullanılabilir. Tektonik olarak karmaşık uzayda tarihi gün yüzüne çıkarmaya yardımcı olacak yararlı bir araç bile sağlayabilir.
Son on yılda, dünya çapındaki ticari başarısı nedeniyle doğal gaz çıkarma çalışmalarında kaya gazı ve kaya petrolü rezervuarlarına olan ilgi artmıştır. Geleneksel petrol ve gaz rezervuarlarının (kumtaşları ve karbonatlar) aksine, bu yeni tanımlanan rezervuarlar tipik olarak ince taneli bir şeyl dokusuna (baskın tane boyutu ∼5 μm), düşük gözenekliliğe (%10) ve düşük geçirgenliğe (mikro ölçekte) sahiptir.
Bu kayaçlar daha önce yalnızca daha yüksek organik içeriğe (toplam organik karbonun %2 ağırlık oranı, TOC) sahip kaynak kayalar olarak kabul ediliyordu, ancak şimdi yatay delme ve hidrolik kırma yoluyla rezervuar kayaları olarak bulunuyor. Bu kapalı alandaki gaz ve petrol rezervleri çok büyük ve 2011’de ABD Enerji Enformasyon İdaresi (EIA) potansiyelin varlığı hakkında önemli bir rapor yayınladı. Dünyadaki kaya gazı miktarı kaynaklarda 622 trilyon fit küptür. Şeyl oluşumlarının ticari önemine rağmen, fiziksel özellikleri, özellikle gözeneklilik, gözenek boyutu dağılımları ve kil mineral dokuları hala tam olarak anlaşılamamıştır.
Şeyllerdeki gözeneklilik ölçümleri, son derece ince doku, küçük gözenek boyutları, çok düşük geçirgenlik ve bu tür kayalarda genellikle önemli olan kil mineralleri ile suyun güçlü etkileşimi nedeniyle karmaşıktır. Şeyl, çift gözeneklilik sergiler ve kumtaşı ve kireçtaşlarından daha karmaşık bir gözenek yapısına sahiptir. Petrol şeylinin petrol ve gaz taşıma ve depolama özelliklerini tahmin etmedeki en büyük zorluklardan biri, kil tipi, kil içeriği, serbest gaz içeriği, gözeneklilik ve bunların ilişkilerinin anlaşılmamasıdır.
Petrol şeylinin kırılganlığının, kuyu deliği ile hidrolik kırılma bağlantısının gömülmesi ve bakımı üzerinde bir etkisi vardır. Kil bakımından zengin şeyller genellikle düşük bir Young modülüne ve dolayısıyla düşük bir zayıflık indeksine sahiptir ve kırılması zordur. Bu nedenle kil mineralleri, şeyl gazı ve kaya petrolü aramalarında büyük rol oynamaktadır.
Şeyl gerçekten ince ve dar olduğundan, gazlı şeyldeki rezervuar kalitesini tahmin etmek, gözenek yapısının ve gözenek bağlantılarının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. MicroCT, gözenek parametrelerini 1 µm çözünürlükle çözmek için kanıtlanmış bir tekniktir. NanoCT’nin çözünürlüğü 200 nanometre ama bu bile şeyl için yeterli olmayabilir. Gaz şistlerinin, inorganik bir matris içinde ince bir şekilde dağılmış gözenekli organik malzemeler içerdiği bilinmektedir.
Organik fazdaki gözeneklilik genellikle gözenek boyutlarına ve gözenek halkalarına 100 nm’den daha az, hatta sadece birkaç nanometre sahiptir, bu nedenle şeyldeki kil minerallerini karakterize etmek için yeni tekniklere ihtiyaç vardır. Modern kil minerali karakterizasyon yöntemleri arasında, bunlarla sınırlı olmamak üzere, FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopi) ve QEMSCAN (Mekanik Metalurji ve Petrografi) teknikleri yer alır.
Özel analitik tekniklerdeki ilerlemeler sayesinde, kil mineral görüntüleme ve mineral tanımlama ve kantifikasyon teknikleri konularında önemli ilerlemeler sağlamıştır. Kil minerallerinin spektroskopi yöntemine dayalı olarak tanımlanması ve miktarının belirlenmesi, geleneksel yöntemlere güvenilir bir alternatiftir. Buna ek olarak, otomatik SEM-EDS çözüm yaklaşımı, ek bileşim bilgileri sağlar ve elde edilen mineralojik haritalar, geleneksel kumtaşları ile geleneksel olmayan dar şist rezervuar kayaları, gözenek kaplamaları, granüler mineral değişim ürünleri, taneler arası çimentolar ve tortul plakalar arasında ayrım yapmak için kullanılabilir.
Son zamanlarda SEM/EDS, kaya rezervuarlarını incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü SEM yüksek çözünürlüğe sahiptir ve element ve doku analizini EDS kimyasal bileşim analiziyle birleştirerek mineral bileşiminin doğru bir şekilde belirlenmesine yardımcı olabilir.
Nano ölçekli ağ ve kaya dokusu yapısının sezgisel bir görselleştirmesi için, FIB/SEM, iyonla parlatılmış büyük bir şist rezervuarının yapısını ortaya çıkaran 3 boyutlu nanometre çözünürlüklü tek tekniktir. Taramalı elektron mikroskobunun (SEM) yüksek çözünürlüğü, odaklanmış bir iyon demetinin (FIB) ince kesme yeteneği ile birleştiğinde, birkaç nanometrelik bir doğrulukla 3 boyutlu rekonstrüksiyonların oluşturulmasına izin verir (Lemmens ve diğerleri, 2011). FIB, 10 nanometrelik dilimler arasındaki boşluk ve dilim düzleminde birkaç nanometrelik bir çözünürlük ile bir öncekine paralel ve hizalı bir sonraki 2B bölümü oluşturmak için kontrollü miktarda malzeme kaldırabilir.
Çin’in Sichuan Havzasındaki bir Silüriyen şeyl rezervuarından bir FIB/SEM kesiti örneği; Bu, organik gözeneklerin (kerojen) nanoparçacıklarının varlığını ve kerojende aydınlatmayı sağlar. Bu nano gözenekler, havzada büyük miktarlarda gaz depolayabilir. Bu şekilde sonraki dilimlerin dikkatli montajından sonra nanometre çözünürlüklü bir 3D model elde edilebilir.
Kil mineralleri, sırasıyla petrol ve gaz üretebilen ve depolayabilen kaynak kayalarda ve rezervuar kayalarda bulunan önemli bileşiklerdir. Kil minerallerinin varlığı, geleneksel kumtaşlarının, karbonatların ve geleneksel olmayan şeyllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini güçlü bir şekilde etkiler. Bölgesel düzeyde, kil mineralleri ile ilgili havza evrimi, tektonik, sedimantasyon, gömü ve termal tarih, sonuç sedimanter ortam ve ilgili stratigrafi gibi perspektifleri yorumlamak ve anlamak için kullanılabilir.
Kaynak kayalardaki kil mineralleri için, hidrokarbonların oluşum, ekstraksiyon ve migrasyon kalitesinin değerlendirilmesi önemlidir. Kil mineralleri, adsorpsiyon yoluyla organik maddenin konsantre olmasına yardımcı olur ve daha sonra petrol üretimi için katalizör görevi görür. Montmorillonitin belirsiz dönüşümü ve artan I/S sıralaması, hidrokarbon oluşumunu ve fırlatma olaylarını gösterebilir.
Rezervuar kayasındaki kil minerallerinin varlığı, gözeneklilik ve geçirgenlik gibi rezervuar özellikleri ve rezervuarın kalitesini değerlendirmek için kullanılan ölçülen fiziksel veriler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Jeologlar, genetik gömme sürecini deşifre etmek ve gözenek tipini ve gözenek gelişimini ortaya çıkarmak için kil mineralleri hakkındaki bilgilerini kullanırlar. Boğaz gözeneklerini tıkayabileceği ve kolayca sıkıştırılabileceği için genellikle rezervuar kalitesine zararlı olduğu düşünülse de, diğer üretim prosesleri bulamaç çözünmesi yoluyla gözeneklilik sağlayarak, kilde mikro gözenekler ve kaplama yoluyla ikincil gözeneklilik oluşturarak gözenekliliği artırabilir ve önlemek için tanelerde Klorit kullanabilir. kuvarsın sementasyonu.
Modern şeyl petrol ve gaz araştırmaları, bu sıra dışı kaynağın keşfinde kil minerallerinin kullanımını incelemek için modern görüntüleme ve karakterizasyon teknikleri gerektirir. Yenilikçi son teknoloji QEMSCAN® ve FIB/SEM/EDS, hassas rezervuarlar arasındaki en iyi mesafeyi belirlemeye ve uyumlu sondaj ve hidrolik sıvıları seçerek keşif hatalarını önlemeye yardımcı olarak çamur minerallerinin tanımlanmasında ve kantitatif karakterizasyonunda önemli roller oynar.
kaynak:
https://www.researchgate.net/publication/284796720_Clay_Minerals_from_the_Perspective_of_Oil_and_Gas_Exploration
https://content.sciendo.com/downloadpdf/journals/adms/15/1/article-p37.pdf
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]