Depositionsmiljön är den dominerande faktorn när det gäller att bestämma vilka typer av organiskt material som finns i en sten. Endast två typer av organiskt material finns i stenar: landbaserat material och vattenalgerbaserat material. Värme och tryck omvandlar organiskt material till ett ämne som kallas humin och sedan till kerogen. Tid och temperatur omvandlar kerogen till petroleum.

Vad är kerogen?

Geokemister definierar kerogen som den fraktion av sedimentära organiska beståndsdelar i sedimentära bergarter som är olöslig i vanliga organiska lösningsmedel. Kerogen består av en mängd olika organiska material, bland annat alger, pollen, trä, vitrinit och strukturlöst material. De typer av kerogener som finns i en bergart styr i stor utsträckning vilken typ av kolväten som genereras i berget. Olika typer av kerogen innehåller olika mängder väte i förhållande till kol och syre. Väteinnehållet i kerogen är den faktor som styr olje- respektive gasavkastningen från de primära kolvätegenererande reaktionerna.

Strukturerade kerogener innefattar vedartade, örtartade, vitrinit och inertinit. Amorfa kerogener är överlägset vanligast och omfattar det mesta av algmaterialet.

Kerogenkvalitet

Van Krevelen-diagram.

Den typ av kerogen som finns bestämmer källbergets kvalitet. Ju mer oljebunden en kerogen är, desto högre är dess kvalitet. Fyra grundläggande typer av kerogen finns i sedimentära bergarter. En enda typ eller en blandning av olika typer kan förekomma i en källberggrund. I tabellen nedan förtecknas och definieras dessa fyra grundläggande kerogentyper.

Parameterskillnader

Tabellen nedan visar exempel på sambanden mellan kolvätegenerationszoner, mognad och omvandlingskvot för standardkerogener av typerna II och III, baserat på en specifik modell för begravning och termisk historia. Den mest betydande skillnaden finns i djupet till början av oljebildningen, där 1000 m3,280.84 ft skiljer toppen av oljefönstren för dessa två kerogentyper.

Transformationsförhållande

Figur 1 . Copyright: resultat från Genex 1-D basin modeling software, courtesy Institute Français du Petrole.

När vi jämför kurvorna för generering av kolväten och kurvorna för omvandlingskvoten från 1-D-modellerna kan vi utveckla ett samband som liknar sambandet för generering-mognad. Om vitrinitreflektionsdata finns tillgängliga kan förhållandet mellan omvandlingskvot och mognad användas för att förutsäga (1) andelen kerogen som har genererat kolväten på ett visst djup och (2) kolväteavkastningen.

Exempel

Baserat på figur 1 fastställer vi att på ett djup av 2,6 km2 600 m
8 530,184 ft
102 362,26 i den modellerade brunnen befinner sig för närvarande i den oljebildande zonen och att ungefär 25 % av kerogenen i källberget på detta djup har genererat kolväten. Vi vet från förhållandet mellan kolvätegenerering och mognad att vid 2,6 km2,600 m
8 530,184 ft
102 362,26 i den här brunnen har en vitrinitreflektion ( Ro) på 0,7 %. Om en annan brunn i bassängen innehåller liknande urberg och har en mognad på 0,7 % Ro vid 3,7 km3 700 m
12 139,108 ft
145 669,37 in, kan vi förutsäga att sektionen vid 3,7 km3 700 m
12 139,108 ft
145 669,37 in är mogen för vätskegenerering och har genererat flytande kolväten, där cirka 25 % av kerogenet omvandlats till kolväten.

Kerogentyper

De följande beskrivningarna av kerogentyperna anger deras biologiska tillförsel, stratigrafi och avlagringsprocesser som kontrollerar deras oljeproducerande egenskaper. Kerogentyperna definieras utifrån H/C- och O/C-värden (eller HI och OI från Rock-Eval). I termiskt omogna prover innehåller de kemiskt extrema kerogentyperna I och IV (och därmed motsvarande organiska facies A och D) maceraler med relativt enhetliga kemiska egenskaper. Dessa slutmedlemmar domineras av de mest respektive minst väterika beståndsdelarna. Andra kerogentyper (och därmed deras motsvarande organiska facies) är ofta blandningar av maceraler. Mikroskopi är den bästa metoden för att särskilja beståndsdelarna i blandade sammansättningar av organiskt material.

För att räkna upp kriterierna för att särskilja kerogentyper är det viktigt att ta hänsyn till ”mineralmatris-effekten”. Vissa mineraliska beståndsdelar (polär lera) fördröjer frisättningen av kolväten från pulveriserade hela bergprover under Rock-Eval-pyrolys, vilket undervärderar kvantitet, kvalitet och data om termisk mognad. Även om denna faktor, mineralmatris-effekten, är välkänd bland organiska geokemister, förbises den ofta när man tolkar Rock-Eval-beroende värden som används för att bestämma kerogentyp och organisk facies. Mineralmatris-effekten uppstår när polära leror reagerar med polära organiska molekyler under det icke vattenfria Rock-Eval-förfarandet.

Figur 2 Modifierat Van Krevelen-diagram för organiska facies A till D. (Efter Jones.)

Pionjärer inom pyrolys upptäckte att vissa mineraler hämmar kolväteutdrivningen under pyrolys av hela stenar och inte under pyrolys av kerogen. Effekten av olika matrisbeståndsdelar varierar från starkast till svagast: illit > Ca-bentonit > kaolinit > Na-bentonit > kalciumkarbonat > gips. Variationer i mineralmatrisens effekt som är relaterade till organisk rikedom förekommer i hela stenprover med TOC-värden under 10 %.

De geologiska termiska mognadsprocesserna skiljer sig från dem vid pyrolys i Rock-Eval. Rock-Eval-prover av hel sten upphettas snabbt i en vattenfri miljö. Geologiska nedgrävningsprocesser gör att leror genomgår fysiska och kemiska förändringar som vanligtvis föregår den långsamma och systematiska termiska omvandlingen (genereringen) av kerogen till petroleum. Dessa förändringar sker i vattenhaltiga miljöer, vilket troligen minskar lerans reaktiva förmåga, vanligtvis innan betydande kolvätebildning har ägt rum. Icke desto mindre kvarstår troligen en viss grad av mineralmatrisverkan under geologiska förhållanden.

Kerogen typ I

Kerogen typ I består till övervägande del av det mest väterika organiska materialet som finns bevarat i berggrunden. Ofta är det organiska materialet strukturlös (amorf) alginit och när det är omoget fluorescerar det guldgult i ultraviolett (UV) ljus. En stor del av kerogen av typ I kan termiskt omvandlas till petroleum och är därför sällan igenkännbar i termiskt mogna eller postmogna bergarter. I termiskt omogna bergarter kan morfologiskt distinkt alginit ibland strukturellt eller kemiskt hänföras till specifika alg- eller bakteriesläkten. Dessa mikrofossil med organiska väggar har höga H/C-värden eftersom de bildade kolväten biologiskt. Några exempel på rena sammansättningar med kerogenegenskaper av typ I är följande: (1) den lakustrina algen Botryococcus braunii, som ibland behåller sin diagnostiska koloniala morfologi med kopp och stjälk och/eller sin unika kemiska förening, botryococcan, (2) Tasmanites spp. som är marina algfytoplankton med låg salthalt och kallt vatten med unika fysiska egenskaper, och (3) det ordoviciska marina organisk-väggiga koloniala mikrofossilet Gloeocapsomorpha prisca, med sitt diagnostiska fysiska utseende och sin unika kemiska signatur. Där kerogentyp I är utbredd kartläggs den som organisk facies A. Den bildas vanligen i skiktade vattenpelare i sjöar, flodmynningar och laguner.

Kerogentyp I är koncentrerad i kondenserade sektioner där transporten av detritalsediment är låg och huvudsakligen pelagisk. Kondenserade sektioner förekommer i offshore-facies av transgressiva systemtrakter i marina och lakustrina miljöer. Även om denna utvidgning av terminologin från marina till lacustrina miljöer först kan kännas obekant, bildas lacustrina bergarter av samma dynamiska processer som bildar marina bergarter (dvs, sedimenttillförsel, klimat, tektonik och sättningar), även om förändringar i sjönivåer ofta återspeglar lokala förändringar i avrinning, avdunstning och fyllning av sedimentbassänger snarare än de globala och relativa havsnivåförändringar som postuleras för marina sediment.

Kerogentyp II

Kerogentyp II i sin rena (monomakrala) form kännetecknas av den relativt väterika macerala exiniten. Exempel är sporer och pollen från landväxter, främst marina fytoplanktoncystor (akritarker och dinoflagellater) och vissa komponenter från landväxter, t.ex. blad- och stamskikt. Liksom kerogentyp I är förekomsten av kerogentyp II beroende av hög biologisk produktivitet, ow mineralisk utspädning och begränsad syresättning. Den rena exinitiska kerogenen typ II bevaras i kondenserade sektioner och representerar maceraler som är något mindre väterika än kerogen typ I.

Kerogen typ II kan också bildas från partiell nedbrytning av kerogen typ I eller från varierande blandningar av typ I och typerna II, III och IV. Till exempel kan organiskt material som bildats i olika provenienser kombineras, t.ex. när planktonalger faller ner i sediment som innehåller transporterade vedartade maceraler (kerogen typ III). Kerogentyp II registreras i transgressiva systemtrakter, ibland landavsättning av kerogen typ I.

Kerogentyp III

Kerogentyp III innehåller tillräckligt med väte för att vara gasgenererande, men inte tillräckligt med väte för att vara oljeproducerande. I sin rena form består den av vitrinit, en maceral som bildas av trä från landväxter. Liksom för andra intermediära kerogentyper kan dock olika maceralblandningar eller nedbrytningsprocesser bidra till bildandet av kerogen typ III. Kolbildande miljöer representerar flera olika kerogentyper. De flesta kolen bildas i paraliska träsk och övergivna flodkanaler. Vail et al. (in press) finner att i regioner där sedimenttillförseln är låg innehåller inskurna dalar dessa sediment som estuarina eller kustslättens avlagringar.

Kerogentyp IV

Kerogentyp IV är en term som inte är allmänt använd av organiska geokemister, eftersom det är svårt att särskilja typ IV från typ III genom att endast använda Rock-Eval pyrolys. Det är en inert (genererar inte kolväten) slutmedlem i det kolvätegenererande spektrumet. Kerogen typ IV består av vätefattiga beståndsdelar som t.ex. inertinit, som är organiskt material som oxiderats direkt genom termisk mognad inklusive eld (träkol) eller genom biologisk eller sedimentologisk återvinning.

Se även

• Rock Eval-analys med hjälp av väteindex (HI) och syreindex (OI)
• Kerogentyp och kvalitet: visuell bedömning
• Pyrolysegaskromatografi
• Samband mellan mognad och kolvätegenerering
• Kerogentyp och kolvätegenerering
• Kerogentyp och mognad
• Kerogentyp och omvandlingskvot
• Open- vs. modellering av generering i slutna system
• Van Krevelen-diagram
• Typ I kerogen
• Typ II kerogen
• Typ IIS kerogen
• Typ III kerogen
• Typ IV kerogen

hitta litteratur om Kerogen

• Originalinnehåll i Datapages
• Hitta boken i AAPG Store