بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهاي اس تاندارد در تخمین مقادیر هیدروکربن تولیدي تعیین پارامتر هاي کینتیکی سنگ منشاء میباشد. در فروافتادگی دزفول ساز ند پابده به عنوان سنگ منشاء فرعی در تولید هیدروکرب ن تلقی میگردد. هدف از این مطالعه تعیین پارامترهاي کینتیکی سازند پابده است. به همین منظور نمونههاي خرده حفاري از این سازند بطور مصنوعی توسط دستگاه راك-ایول 6 در نرخه اي حرارتی 5، 15 و 25 درجه سانتیگراد بر دقیقه حرارت داده شد.
بر این اساس و با استفاده از نرمافزار آپتکین مقادیر پارامترهاي کینتیکی و مقادیر هیدروکربور تولیدي تعیین گردید. نتایج نشان داد الگوي توزیع انرژي-هاي اکتیواسیون در نمونههااي مورد مطالعه مشابه الگوي کروژن تیپ II میباشد. مق ادیر میانگین انرژيهاي اکتیواسیون در گستره 48-70 کیلوژول بر مول میباشد که نشاندهنده تغییرات زیاد در نوع ماده آلی میباشد. همچنین مقادیر فاکتور فراوانی در نمونهها بسیار متف اوت است، و داراي گسترهاي از 2.42E+12 تا 2.59E+16 است.
.1 مقدمه
امروزه به طور گسترد ه عقیده بر این است که ترکیبات نفتی توسط تغییر در کروژنهاي موجود در رسوبات شکل میگیرند. بطور معمول فرای ند زایش نفت توسط روش کینتیک شیمیایی که از طریق دستگاه راكایول تعیین میگردد، شبیهسازي میشود
تعیین زمان و گسترش تولید نفت در یک سنگ منشاء در هنگام ارزیابی یک حوضه رسوبی بسیار حائز اهمیت است و این موضوع تنها از طریق مدل سازي کینتیکی کروژن موجود در رسوبات قابل ارزیابی است .
در دو دهه اخیر توسعه سریع ی در درك زایش نفت توسط سريهاي طبیعی و شبیهسازيهاي آزمایشگاهی به انجام رسیده است. این دانش امروزه در توسعه مدلهاي عددي که کینتیکهاي زایش نفت را به منظور ارز یابی حوضه تهیه مینماید استفاده می-شود . اگرچه در بیشتر نرم افزارهاي مدلسازي حوضه پیش فرضهایی براي بطور کلی فرض بر این است که تحت شرایط زیر سطحی از لحاظ فشار ي و دمایی نفت و مواد آلی در تعادل ترمودینامیکی قرار ندارند. بطوري که طی گذشت زمان مواد آلی موجود در سنگها به گرافی ت و متان تبدیل شده و به تعادل ترمودینامیکی میرسند
رسیدن به این تعادل ترمودینامیکی، از طریق کینتیک شیمیایی قابل تفسیر و تاثیر کمی و کیفی دما و زمان را بر مواد آلی می توان نشان داد. فرایند تولید نفت توسط فرمول زیر قابل تفسیراست:
در این معادله Ker معادل کروژن اولیه ، Bit معادل هیدروکربن تولیدي و Residue معادل گرافیت یا کربن خالص است. نرخ تبدیل کروژن به بیتومن د ر یک دماي ثابت، بستگی به مقدار کروژن باقی مانده دارد و ت وسط فرمول زیر نشان داده می شود:
در این فرمول مقدار - V o-Vt - ، معادل مقدار واکنش دهنده باقی مانده است. K معادل ن رخ انجام واکنش بوده و n معادل درجه واکنش است. تمامی واکنش هاي موجود در تولید و شکست ملکولهاي نفت به عنوان واکنشهاي درجه اول در نظر گرفته میشوند . - n=1 -
مقدار K در فرمول 2 در صورتی که تمامی واکنش ها در دماي ثابتی انجام گیر د، ثابت خواهد بود. اما فرایند تولید هیدروکربن در دماي ثابت انجام نمیگیرد بلکه با گذر زمان مواد آلی یا نفت متحمل تغ ییرات دماي فراوانی می شود. وابستگی مقدار K به تغییرات دما توسط فرمول آرنیوس که پایه و اساس تمامی مدلهاي کینتیکی است قابل توصیف است.
در این فرمول A معادل فا کتور فراوانی، E معادل انرژي فعال سازي، R ثابت گاز و T معادل دماي مطلق است. تمام نرمافزارهاي مدلسازي از مدلهاي کینتیکی براي پیشبینی خواص نفت استفاده مینماید. این مد لها نیازمند مقادیر انرژي اکتیواسیون و فاکتور فراوانی میباشند که در آزمایشگاه توسط دستگاههاي مختلف اندازهگیري میگر دند. در طی سه دهه اخیر دستگاه راك-ایول بطور گستردهاي براي ارزیابی پتاسیل نفت و گاز و بلوغ سنگهاي منشاء استفاده شده است
از این دستگاه میتوان جهت بدست آوردن مقادیر انرژي اکتیواسیون و فاکتور فراوانی بهره جست. هدف از ای ن مطالعه بدست آوردن مقادیر انرژي اکتیواسیون - E - و فاکتور فراوانی - A - در سازند پابده و در نهایت مدلسازي کینتیکی این سازند میباشد.
.2 روش تعیین مقادیر انرژي اکتیواسیون
در دستگاه پیرولیز ا ستاندارد راك– ایول که داراي نرخ حرارتی ثابت است تغییرات دما در طی زمان را میتوان بهصورت زیر نشان داد:
= T دماي مطلق
= t زمان
= m نرخ حرارتی - واحد زمان - °K/
در معادله فوقb دماي مطلق در زمان صفر میباشد. براي واکنشهاي درجه اول و نرخ هاي حرارتی ثابت، معادله آرنیوس به شکل زیر نوشته میشود:
k طبق معادله آرنیوس متغییر است. انتگرال زمانی معادله فوق به صورت تقریبی با رابطه زیر تعیین میشود:
m نرخ حرارتی و عبار ت نیز در بعضی از محاسبات در نظر نگرفته نمیشود اما در دماهاي بالا و
انرژيهاي اکتیواسیون پایین اثر قابل توجهی خواهد داشت. از ترکیب دو معادله فوق داریم:
محاسبات عددي و تخمین مقادیر انرژي اکتیواسیون و فاکتور فراوانی توسط نرم افزار آپتکین - Optikin - به انجام رسید.
.3 روش مطالعه
.1-3 آماده سازي نمونه ها
در این مطالعه تعداد سه نمونه از خرده سنگهاي حاصل از حفاري سازند پابده و یک نمونه سطحی از این سازند در طاقدیس بنگستان انتخاب شد. پس از حذف آلودگیهاي حاصل از مواد افزودنی به گلحفاري مانند قطعات میکا، براده هاي آهن حاصل از فرسایش مته حفاري و همچنین مواد هیدورکربوري اضافه شده به گل ح فاري از خردهها، نمونه ها در هاون چینی خرد شده و به منظو ر یک نواخت شدن از الک با مش 60 گذرانده شدند. نمونه هاي پودر شده توسط کوره در دماي کمتر از 60 °C خشک گردید و از هر نمونه سه قسمت به اندازه 70-50 میلیگرم به منظور ارزیابی در دماهاي مختلف توسط دستگاه راكایول انتخاب گردید.
