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Mar 10, 2024

Geração precoce de porosidade em orgânicos

Scientific Reports volume 13, número do artigo: 9904 (2023) Citar este artigo 652 Acessos detalhes de métricas O alto teor de enxofre orgânico total (TOS) (ou seja, querogênio tipo IIS) é bem conhecido por causar significativamente

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9904 (2023) Citar este artigo

652 acessos

Detalhes das métricas

Sabe-se que o alto teor de enxofre orgânico total (TOS) (ou seja, querogênio Tipo IIS) influencia significativamente a transformação do querogênio, mas o efeito do teor de TOS na evolução da porosidade orgânica foi investigado apenas raramente e indiretamente. Este estudo demonstra que a porosidade orgânica é gerada em maturidade térmica mais baixa em argilitos contendo querogênio Tipo IIS em relação àqueles com querogênio Tipo II. Até onde sabemos, esse fenômeno não foi demonstrado anteriormente. As implicações são relevantes para a caracterização de lamitos ricos em orgânicos como rochas de cobertura, reservatórios de hidrocarbonetos e reservatórios de eliminação de CO2 ou resíduos nucleares porque os sistemas de poros controlam os volumes de armazenamento e o fluxo de fluido da matriz. Cinco amostras de núcleo termicamente imaturas foram selecionadas de três unidades de lamito ricas em orgânicos com baixo a alto teor de TOS: a Formação Duvernay do Devoniano tardio (Canadá), a Formação Onnagawa do Mioceno médio tardio (Japão) e o membro Gordondale do Jurássico inicial da Formação Fernie (Canadá). ). A pirólise hidratada foi usada para amadurecer artificialmente as amostras imaturas até quatro estágios de maturidade, nos quais as propriedades petrofísicas e geoquímicas orgânicas foram medidas e comparadas com as amostras imaturas de linha de base. A maior parte do crescimento da porosidade nas amostras do Tipo IIS ocorreu abaixo de 0,70% VRoeqv, mas nas amostras do Tipo II foi mais amplo e robusto até 1,1% VRoeqv.

A porosidade hospedada pela matéria orgânica (MO) (“porosidade orgânica”) em reservatórios de óleo e gás de xisto não convencionais e de origem própria normalmente domina a porosidade inorgânica e, como tal, pode influenciar criticamente o volume de armazenamento de hidrocarbonetos, a capacidade de adsorção, a permeabilidade e a molhabilidade1,2 . A porosidade orgânica torna-se dominante à medida que a diagênese soterrada elimina grande parte da porosidade inorgânica primária através de compactação, reorientação de grãos, deformação dúctil 3,4,5 e cimentação 6,7,8,9,10, enquanto a porosidade orgânica secundária é criada através da transformação de conversível querogênio e betume em hidrocarbonetos líquidos e gasosos11,12,13,14,15,16,17,18. Além disso, os poros inorgânicos podem ser extensivamente obstruídos quando o betume viscoso e o óleo migram para esses poros e depois sofrem craqueamento térmico secundário em hidrocarbonetos fluidos mais leves e betume sólido residual e pirobitume . No entanto, variações significativas no volume de poros orgânicos, distribuição de tamanho de poros e morfologia foram documentadas em todas as escalas observáveis.

O controle de primeira ordem da porosidade orgânica é a maturidade térmica. A porosidade primária do querogênio tende a ficar compactada e/ou obstruída, mas a transformação do querogênio e do betume em hidrocarbonetos líquidos e gasosos gera extensa porosidade secundária no OM sólido residual11,12,13,14,15,16,25,26. O controle secundário da porosidade orgânica é o estresse efetivo. Na ausência de uma matriz mineral suficientemente rígida, a sobrecarga ou a tensão tectônica comprimirão o OM, expulsarão os hidrocarbonetos líquidos e reduzirão a porosidade hospedada pelo OM7,25,26,27,28,29. Por último, o desenvolvimento da porosidade orgânica também é influenciado pelo tipo e composição da MO, mais facilmente observada como a ausência de porosidade secundária em alguns zooclastos, como quitinozoário e graptólito e OM terrestre (isto é, vitrinita e inertinita) . Há uma vasta literatura demonstrando que o alto teor de enxofre orgânico total (TOS) (ou seja, querogênio Tipo IIS) influencia significativamente a cinética de transformação do querogênio 33,34,35,36,37,38,39, no entanto, o efeito do teor de TOS na porosidade orgânica a evolução só raramente e indiretamente foi investigada40.

Este estudo investigou a influência do conteúdo de TOS na evolução da porosidade orgânica e do betume sólido oclusivo de poros usando pirólise hidratada (HP) para amadurecer artificialmente um conjunto de argilitos imaturos ricos em orgânicos com uma variedade de conteúdo de TOS e, posteriormente, verificar as mudanças em suas respectivas propriedades geoquímicas e petrofísicas. A motivação para esta pesquisa foi delinear ainda mais os controles de composição da OM na evolução do sistema de poros e fornecer informações para a avaliação de xistos com querogênio Tipo IIS como rochas de cobertura, reservatórios de hidrocarbonetos não convencionais e reservatórios de armazenamento de CO2 ou resíduos nucleares. Cinco amostras de núcleo termicamente imaturas foram selecionadas de três unidades de argilito ricas em orgânicos, que em ordem crescente de conteúdo de TOS foram a Formação Devoniana Duvernay tardia (Canadá), a Formação Onnagawa do Mioceno médio-tardio (Japão) e o início do Jurássico Gordondale (anteriormente Nordegg) membro da Formação Fernie (Canadá).