Ocena możliwości wykorzystania desorpcji termicznej do wyznaczania charakteru nasyceń w profilu odwiertu

• Autorzy: Matyasik Irena , Zapała Marek , Kierat Maria , Kania Małgorzata , Bieleń Wojciech , Spunda Karol

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.12.01

Warianty tytułu

EN

Assessment of thermal desorption method application for determination of the saturation characteristics along borehole

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie szybkiej metody oceny typu wolnych węglowodorów, występujących w profilu otworu, wykorzystującej jako narzędzie pirolizę połączoną z chromatografią gazową (Py-GC). Metoda ta, jako alternatywa dla dotychczas stosowanych – pirolizy Rock-Eval i ekstrakcji rozpuszczalnikowej, mogłaby służyć do typowania poziomów do bardziej szczegółowych badań. W tym celu wykonano badania porównawcze rdzeni pochodzących ze strefy akumulacji ropy naftowej w utworach dolomitu głównego na Niżu Polskim. Wyniki eksperymentów Py-GC prowadzonych w 350°C z detekcją desorbowanych związków na detektorze płomieniowo-jonizacyjnym (Py-GC/FID) dowiodły pozytywnej korelacji z ilością wolnych węglowodorów (S1) uwalnianych w 300°C podczas pirolizy Rock-Eval oraz zawartością ekstrahowalnej substancji organicznej (ESO). Metoda Py-GC/FID ma jednak tę przewagę nad pozostałymi dwiema metodami, że otrzymany chromatogram pokazuje dystrybucję desorbowanych węglowodorów i umożliwia obliczenie niektórych wskaźników geochemicznych, co pozwala na wstępną charakterystykę akumulacji. Ocenę przydatności metody w aspekcie charakterystyki uwalnianych produktów przeprowadzono, wykonując dla kilku badanych rdzeni analizy chromatograficzne GC-FID frakcji nasyconej ekstraktu bitumicznego i obliczając na ich podstawie wskaźniki geochemiczne. Wyniki porównania wykazały generalnie podobieństwo dystrybucji węglowodorów, a dla niektórych próbek również zgodność obliczonych wskaźników. Na tej podstawie należy uznać, że dystrybucja produktów desorpcji Py-GC/FID skał w 350°C pozwala na uzyskanie części informacji dostarczanych przez analizę chromatograficzną GC-FID frakcji nasyconej ekstraktu bitumicznego bez konieczności wstępnej preparatyki chemicznej materiału rdzeniowego, co znacznie skraca czas i obniża koszty analizy. Dystrybucja desorbowanych węglowodorów w korelacji z wynikami pirolizy Rock-Eval może stanowić narzędzie typowania poziomów do szczegółowej charakterystyki geochemicznej. Procedura poszerza zakres badań geochemicznych o kolejną metodę wnoszącą wkład do rozpoznania basenów naftowych.

EN

The purpose of this work was to present a quick method for assessing the type of free hydrocarbons occurring in the borehole profile, using pyrolysis combined with gas chromatography (Py-GC) as a tool. This method, as an alternative for the previously used – Rock Eval pyrolysis and solvent extraction – could be used to select levels for more detailed research. For this purpose, comparative tests were carried out of cores originating from the oil accumulation zone in the Main Dolomite formations in the Polish Lowlands. The results of Py-GC experiments carried out at 350ºC with the detection of desorbed compounds on the flame ionization detector (Py-GC/FID) showed a positive correlation with the amount of free hydrocarbons (S1) released at 300ºC during Rock-Eval pyrolysis and the content of extractable organic substance (ESO). However, the Py-GC/FID method has the advantage over the other two methods in that the resulting chromatogram shows the distribution of desorbed hydrocarbons and makes it possible to calculate some geochemical indicators, allowing the preliminary characterization of accumulation. The assessment of the method’s usefulness in terms of the characteristics of released products was carried out by performing GC-FID chromatographic analyses of the saturated fraction of bituminous extract for several tested cores and calculating the geochemical indices on their basis. The results of the comparison generally demonstrated a similarity of hydrocarbon distribution, and for some samples also compliance with the calculated indices. On this basis, it should be considered that the distribution of Py-GC/FID desorption products of rocks at 350ºC allows obtaining part of the information provided by GC-FID chromatographic analysis of the saturated fraction of the bituminous extract without the need for chemical pre-treatment of the core material, which significantly reduces the time and costs of analysis. The distribution of desorbed hydrocarbons in correlation with the results of Rock Eval pyrolysis can be a tool for selecting levels for detailed geochemical recognition. The procedure extends the scope of geochemical research with another method contributing to the recognition of oil basins.

Słowa kluczowe

PL

skała macierzysta; desorpcja; węglowodory; Py-GC; piroliza; chromatografia gazowa; dolomit główny

EN

source rock; desorption; hydrocarbons; Py-GC; pyrolysis; gas chromatography; Main Dolomite

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 12
• Strony: 731--742
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matyasik Irena

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Zapała Marek

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kierat Maria

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kania Małgorzata

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Bieleń Wojciech

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Spunda Karol

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Abbassi S., Edwards D.S., George S.C., Volk H., Mahlstedt N., Primio di R., Horsfield B., 2016. Petroleum potential and kinetic models for hydrocarbon generation from the Upper Cretaceous to Paleogene Latrobe Group coals and shales in the Gippsland Basin, Australia. Organic Geochemistry, 91: 54–67. DOI: 10.1016/j.org.chem.2015.11.001.
• Behar F., Beaumont V., Penteado H.L. De B., 2001. Rock Eval 6 Technology: Performances and Developments. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP, 56(2): 111–134.
• Bruan V., Halim M., Ziyad M., Largeau C., Ambles A., 2001. Characterization of the Moroccan Timahdit (X-layer) oil shale kerogen using pyrolysis and thermally assisted hydrolysis and methylation. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 61: 165–179.
• Challinor J.M., 2001. Thermally assisted hydrolysis and methylation (THM) reactions. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 61: 1–2.
• Gil-Moltó J., Varea M., Galindo N., Crespo J., 2009. Application of an automatic thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry system for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in airborne particulate matter. Journal of Chromatography A, 1216: 1285–1289.
• Gonzalez-Vila F.J., Ambles A., Río del J.C., Grasset L., 2001. Characterisation and differentiation of kerogens by pyrolytic and chemical degradation techniques. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 58–59: 315–328.
• Górecki T., Poerschmann J., 2001. In-Column Pyrolysis: A New Approach to an Old Problem. Analytical Chemistry, 73: 2012–2017.
• Hu G., Peng W., Yu C., 2017. Insight into the C8 light hydrocarbon compositional differences between coal-derived and oil-associated gases. Journal of Natural Gas Geoscience, 2: 157–163. DOI: 10.1016/j.jnggs.2017.08.001.
• Ikeya K., Ishida Y., Ohtani H., Watanabe A., 2006. Effect of off-line methylation using carbanion and methyl iodide on pyrolysis-gas chromatographic analysis of humic and fulvic acids. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 75: 174–180. DOI:10.1016/j.jaap.2005.03.011.
• Janiga M., Bieleń W., Kania M., Kierat M., Matyasik I., Spunda K., 2018. Badania składu izotopowego Py-GC/IRMS – układ „on-line” pirolizera, chromatografu gazowego i izotopowego spektrometru masowego. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Geopetrol 2018”. Materiały konferencyjne: 679–682.
• Kania M., Janiga M., 2015. Wykorzystanie pirolitycznej chromatografii gazowej do określania składu produktów symulowanego procesu generowania węglowodorów. Nafta-Gaz, 10: 720–728. DOI: 10.18668/NG.2015.10.02.
• Labus M., Kierat M., Matyasik I., Spunda K., Kania M., Janiga M., Bieleń W., 2018. Charakterystyka generacyjna warstw menilitowych w oparciu o zintegrowane wyniki analiz termicznych. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Geopetrol 2018”. Materiały konferencyjne: 673–678.
• Lafargue E., Marquis F., Pillot D., 1998. Rock-Eval 6 applications in hydrocarbon exploration, production and soil contamination studies. Revue de l’Institut Français du Pétrole, 53: 421–437.
• Matyasik I., 2011. Biomarkery w charakterystyce systemów naftowych. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu, 177: 1–220. ISSN 0209-0724.
• 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, 10: 719–729. DOI: 10.18668/NG.2017.10.01.
• Matyasik I., Kierat M., Kania M., Janiga M., Bieleń W., Spunda K., Dziadzio P., 2018. Aplikacja metody PYGC do oceny zanieczyszczenia gleby związkami ropopochodnymi w rejonie naturalnych wycieków węglowodorów w Karpatach. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Geopetrol 2018”. Materiały konferencyjne: 687–693.
• Meruva N.K., Metz L.A., Goode S.R., Morgan S.L., 2004. UV laser pyrolysis fast gas chromatography/time-of-flight mass spectrometry for rapid characterization of synthetic polymers: instrument development. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 71: 313–325.
• Milczarek J.M., Zięba-Palus J., Kościelniak P., 2006. Working out conditions of identification and comparative analysis of car paints by pyrolytic gas chromatography coupled with mass spectrometry (Py-GC-MS). Problems of Forensic Sciences, 67: 235–248.
• Parsi Z., Hartog N., Górecki T., Poerschmann J., 2007. Analytical pyrolysis as a tool for the characterization of natural organic matter – A comparison of different approaches. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 79: 9–15. DOI: 10.1016/j.jaap.2006.10.013.
• Peacock P.M., McEwen C.N., 2006. Mass Spectrometry of Synthetic Polymers. Analytical Chemistry, 78: 3957–3964.
• Pernot A., Ouvrard S., Leglize P., Faure P., 2013. Protective role of fine silts for PAH in a former industrial soil. Environmental Pollution, 179: 81–87.
• Salinas S.A., Kusch P., Knupp G., Steinhaus J.H., Sülthaus D., 2016. Characterization and quantification of poly(acrylonitrile-co-1,3- butadiene-co-styrene)/polyamide 6(ABS/PA6) blends using pyrolysis-gas chromatography (Py-GC) with different detector systems. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 122: 452–457. DOI: 10.1016/j.jaap.2016.10.020.
• Sessions A.L., 2006. Isotope-ratio detection for gas chromatography. Journal of Separation Science, 29: 1946–1967.
• Sobeih K.L., Baron M., Gonzalez-Rodriguez J., 2008. Recent trends and developments in pyrolysis–gas chromatography. Journal of Chromatography A, 1186: 51–66. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.10.017.
• Yokoi H., Nakase T., Goto K., Ishida Y., Ohtani H., Tsuge S., Sonoda T., Ona T., 2003. Rapid characterization of wood extractives in wood by thermal desorption-gas chromatography in the presence of tetramethylammonium acetate. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 67: 191–200.