Ocena potencjału węglowodorowego łupku miedzionośnego pochodzącego z południowej części monokliny przedsudeckiej

• Autorzy: Kania Małgorzata , Spunda Karol , Wciślak-Oleszycka Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2023.08.02

Warianty tytułu

EN

Assessment of the hydrocarbon potential of copper-bearing shale from southern part of the Fore-Sudetic Monocline

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy była próba określenia możliwości generacji węglowodorów z poziomu łupku miedzionośnego na podstawie wyników badań pirolitycznych. W celu oceny materii organicznej 13 próbek rdzeniowych pochodzących z rejonu złóż rud miedzi w południowej części monokliny przedsudeckiej poddano badaniom pirolitycznym Rock-Eval. Dodatkowo próbki skalne badano również przy użyciu pirolizy wysokotemperaturowej sprzężonej z kapilarną chromatografią gazową (Py-GC/FID) i studiowano pod kątem zmienności trzech grup węglowodorowych: lekkich – C1–C9, ciekłych – C10–C15 oraz ciężkich – powyżej C15+. W przypadku każdej próbki została zastosowana jednoetapowa piroliza, prowadzona w programowanej temperaturze 500°C przez 0,4 min. Uzyskane wyniki były interpretowane kompleksowo i pozwoliły na rozróżnienie charakteru generowanych produktów na podstawie dystrybucji węglowodorów otrzymanych w wyniku pirolizy substancji organicznej zawartej w skale. Do określenia potencjalnych możliwości generacyjnych badanych łupków miedzionośnych wykorzystano zarówno udział procentowy poszczególnych frakcji, jak też bezwymiarowy wskaźnik uzysku (liczony z analizy Py-GC/FID). Na podstawie wyników badań pirolitycznych Rock-Eval oraz zbieżnych z nimi wartości wskaźników uzysku Py-GC/FID stwierdzono doskonały potencjał węglowodorowy dla wybranych próbek pochodzących z poziomu łupku miedzionośnego. Stopień dojrzałości substancji organicznej wyrażony poprzez parametr Tmax w przypadku większości badanych próbek z poziomu łupku miedzionośnego mieści się w zakresie okna ropnego, co potwierdziły również badania Py-GC/FID. Dodatkowo o możliwości generacji węglowodorów świadczy fakt występowania wysokiej zawartości ekstrahowalnej substancji organicznej oraz bardzo wysoka wartość parametru S2 (nawet do 41,88 mg HC/g skały). Analiza wyników badań geochemicznych pod kątem oceny potencjału generacyjnego poziomu łupku miedzionośnego udowodniła, że poziom ten nie powinien być pomijany jako potencjalnie macierzysty przy rozpatrywaniu źródła napełniania pułapek węglowodorów w systemie naftowym Niżu Polskiego.

EN

The main objective of the research was to attempt to determine the possibility of generating hydrocarbon from the copperbearing shales based on the results of pyrolysis tests. In order to assess the organic matter, 13 core samples from the copper ore deposit region of the southern part of the Fore-Sudetic monocline were subjected to Rock-Eval pyrolysis tests. In addition, rock samples were also tested using high-temperature pyrolysis coupled with capillary gas chromatography (Py-GC/FID) and studied for the variability of three hydrocarbon groups: light C1–C9, liquid C10–C15 and heavy above C15+. For each sample, a one-stage pyrolysis was used, carried out at a programmed temperature of 500°C for 0.4 min. The obtained results were interpreted comprehensively and enabled the nature of the generated products to be distinguished on the basis of the distribution of hydrocarbons obtained as a result of pyrolysis of organic matter contained in the rock. To determine the potential generation capacity of the tested copper-bearing shales, both the percentage share of individual fractions and the dimensionless recovery index (calculated from the Py-GC/FID analysis) were used. Based on the results of the Rock-Eval pyrolysis tests and the Py-GC/FID yield indicators, an excellent hydrocarbon potential was found for selected samples from the copper-bearing shale level. The degree of maturity of the organic substance expressed by the Tmax parameter for most of the tested samples from the copper-bearing shale horizon is within the oil window, which was also confirmed by the Py-GC/FID tests. In addition, the possibility of hydrocarbons generation is evidenced by the presence of a high content of extractable organic matter and a very high value of the S2 parameter (up to 41.88 mg HC/g of rock). The analysis of the results of geochemical research in terms of the assessment of the generation potential of the copper-bearing shales proved that this horizon should not be overlooked as a potential source when considering filling hydrocarbon traps in the oil system of the Polish Lowlands.

Słowa kluczowe

PL

potencjał węglowodorowy; piroliza; łupek miedzionośny; monoklina przedsudecka

EN

hydrocarbon potential; pyrolysis; copper-bearing shale; Fore-Sudetic Monocline

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 8
• Strony: 510--518
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys.

Twórcy

autor

Kania Małgorzata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Spunda Karol

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Wciślak-Oleszycka Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Błaszczyk J.K., 1981. Wpływ paleomorfologii stropu białego spągowca na zmienność facjalną serii złożowej w zagłębiu lubińskim. Geologia Sudetica, 16(1): 195–217.
• Czechowski F., 2000. Metalloporphyrin composition and a model from the early diagenetic mineralization of the Permian Kupferschiefer, SW Poland. [W:] Glikson M., Mastalerz M. (red.). Organic Matter and Mineralisation. Thermal Alteration, Hydrocarbon Generation and Role in Metallogenesis. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London: 243–259. DOI: 10.1007/978-94-015-9474-5.
• Deczkowski Z., Gajewska I., 1977. Charakterystyka starokimeryjskich i laramijskich struktur blokowych monokliny przedsudeckiej. Kwartalnik Geologiczny, 21(3): 467–482.
• Deczkowski Z., Oszczepalski S., Rydzewski A., 1995. Geology of the Żary Pericline and its economic potential. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 151: 7–22.
• Kania M., Janiga M., 2015. Wykorzystanie pirolitycznej chromatografii gazowej do określania składu produktów symulowanego procesu generowania węglowodorów. Nafta-Gaz, 71(10): 720–728. DOI: 10.18668/NG2015.10.02.
• Karnkowski P.H., Rdzanek K., 1982. Uwagi o podłożu permu w Wielkopolsce. Kwartalnik Geologiczny, 26: 327–339.
• Kijewski P., Kubiak J., Gola S., 2012. Siarkowodór – nowe zagrożenie w górnictwie rud miedzi. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk. Zeszyty Naukowe,83: 83–95.
• Kłapciński J., Konstantynowicz E., Salski W., Kienig E., Preidl M., Dubiński K., Drozdowski S., 1984. Atlas obszaru miedzionośnego (monoklina przedsudecka). Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice.
• Kłapciński J., Peryt T.M., 1996. Budowa geologiczna monokliny przedsudeckiej. [W:] Piestrzyński A. i in. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin:75–88.
• Kłapciński J., Peryt T.M., 2007. Budowa geologiczna monokliny przedsudeckiej. [W:] Piestrzyński A. i in. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin: 69–77.
• Kotarba M.J., Bilkiewicz E., Manecki M., Pawlik W., Ciesielczyk A., Selerowicz T., 2017. Pochodzenie i zagrożenia siarkowodorem i wysokociśnieniowym gazem ziemnym w złożu kopalń rud miedzi Polkowice–Sieroszowice i Rudna – wstępne badania izotopowe i mineralogiczne. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 469: 9–34. DOI: 10.5604/01.3001.0010.0068.
• Kotarba M.J., Oszczepalski S., Sawłowicz Z., Speczik S., Więcław D., 2007. Materia organiczna i jej rola w procesach złożotwórczych. [W:] Piestrzyński A. i in. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin: 207–213.
• Kotarba M.J., Peryt T.M., Kosakowski P., Więcław D., 2006. Organic geochemistry, depositional history and hydrocarbon generation modelling of the Upper Permian Kupferschiefer and Zechstein Limestone strata in south–west Poland. Marine and Petroleum Geology, 23(3): 371–386. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2005.10.003.
• Krawczyńska-Grocholska H., Grocholski W., 1976. Uwagi o karbonie północno-zachodniego obrzeżenia bloku przedsudeckiego. Kwartalnik Geologiczny, 20: 53–64.
• Kucha H., Mayer W., 2007. Geochemia. [W:] Piestrzyński A. i in. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin: 197–207.
• Lafargue E., Marquis F., Pillot D., 1998. Rock-Eval 6 applications in hydrocarbon exploration, production and soil contamination studies. Oil & Gas Science and Technology, 53(4): 421–437.DOI: 10.2516/ogst:1998036.
• Labus M., Kierat M., Matyasik I., Spunda K., Kania M., Janiga M., Bieleń W., 2019. Wykorzystanie skompilowanych badań termicznych w charakterystyce skał macierzystych na przykładzie warstw menilitowych. Nafta-Gaz, 75(2): 67–76. DOI: 10.18668/NG.2019.02.01.
• Lewan M.D., Kotarba M.J., Więcław D., Piestrzyński A., 2008. Evaluating transition-metal catalysis in gas generation from the Permian Kupferschiefer by hydrous pyrolysis. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72(16): 4069–4093. DOI: 10.1016/j.gca.2008.06.003.
• Matyasik I., Kierat M., Kania M., Brzuszek P., 2017. Ocena jakościowa węglowodorów generowanych z różnego typu skał macierzystych oparta na wynikach badań PY-GC, Rock-Eval i Leco. Nafta-Gaz, 73(10): 719–729. DOI: 10.18668/NG.2017.10.01.
• Mazur S., Aleksandrowski P., Kryza R., Oberc-Dziedzic T., 2006. The Variscan Orogen in Poland. Geological Quarterly, 50: 89–118.
• Oszczepalski S., 1999. Origin of the Kupferschiefer polymetallic mineralization in Poland. Mineral. Dep., 34: 599–613. DOI:10.1007/s001260050222.
• Peryt T.M., Oszczepalski S., 2007. Stratygrafia serii złożowej. [W:] Piestrzyński A. (red.). Monografia KGHM Polska Miedź S.A. KGHM Cuprum Sp. z o.o., Lubin: 108–111.
• Petecki Z., Dziewińska L., Pokorski J., Żółtowski Z., 2007. Model geofizyczno-geologiczny pokrywy osadowej wzdłuż profilu sejsmicznego Polonaise’97 P4. Narodowe Archiwum Geologiczne PIG-PIB, Warszawa.
• Peters K.E., Cassa M.R., 1994. Applied source rock geochemistry. AAPG Memoir, 60: 93–120.
• Pieczonka J., Więcław D., Piestrzyński A., Kotarba M.J., Rożek R., Jedlecki R., Szarowski W., Włodarczyk M., 2017. Zależność między występowaniem minerałów kruszcowych a charakterystyką geochemiczną materii organicznej w łupku miedzionośnym obszaru złożowego KGHM Polska Miedź S.A. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 468: 9–28. DOI: 10.5604/01.3001.0010.0101.
• Preidl M., 1967. Budowa tektoniczna obszaru Lubina i Sieroszowic. Przegląd Geologiczny, 6: 265–267.
• Salski W., Tomaszewski J.B., 1975. Metody rozpoznawania zmienności oraz opróbowania złoża rud miedzi monokliny przedsudeckiej. Technika Poszukiwań Geologicznych, 3, 34–39.
• Sawłowicz Z., Gize A.P., Rospondek M., 2000. Organic matter from Zechstein copper deposits (Kupferschiefer) in Poland. [W:] Glikson M., Mastalerz M. (red.). Organic matter and mineralization: thermal alternation, hydrocarbon generation and role inmetallogenesis. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London: 220–242. DOI: 10.1007/978-94-015-9474-5.
• Sokołowski J., 1967. Charakterystyka geologiczna i strukturalna obszaru przedsudeckiego. Geologica Sudetica, 3: 297–367.
• Tomaszewski J.B., 1978. Budowa geologiczna okolic Lubina i Sieroszowic (Dolny Śląsk). Geologica Sudetica, 2: 85–132.
• Wierzchowska-Kicułowa K., 1984. Budowa geologiczna utworów podpermskich monokliny przedsudeckiej. Geological Sudetica,19: 121–142.
• Więcław D., Kotarba M.J., Pieczonka J., Piestrzyński A., Oszczepalski S., Marynowski L., 2007. Nowy pogląd na rozmieszczenie strefy redukcyjnej, przejściowej i utlenionej w złożu rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej (SW Polska) w oparciu o wskaźniki materii organicznej. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego,423: 125–138.
• Zawisza L., Krause E., Czekański E., Czopek Z., Dąbrowska B., Dąbrowski J., Gruszka A., Kozimor T., Marcinkowski A., Maruta M., Mularczyk A., Piestrzyński A., Przybyła P., Raś B., Wątor L., Wierzbiński K., Wójtowicz K., 2010. Prognoza potencjalnych obszarów akumulacji gazów, ocena gazonośności skał złożowych i otaczających oraz identyfikacja potencjalnych źródeł emisji węglowodorów wraz z drogami ich migracji w części złóż Sieroszowice, Rudna oraz Głogów Głęboki Przemysłowy. Stowarzyszenie Naukowe im. St. Staszica, Kraków.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).