Zmiany składu chemicznego i izotopowego (inwersja) metanu, etanu i propanu na przykładzie gazów z formacji łupkowych Barnett (basen Fort Worth) oraz Fayetteville (basen Arkoma)

• Autorzy: Janiga M. , Bieleń W.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2016.10.02

Warianty tytułu

EN

Methane, ethane and propane chemical and isotopic composition changes (inversion) in natural gases from Barnett and Fayetteville shale plays

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W złożach gazu z formacji łupkowych w USA o najwyższej produktywności zazwyczaj występuje inwersja składu izotopowego węgla w metanie, etanie i propanie. Efekt roll-over polega na zmianie normalnego trendu izotopowego (δ¹³C–C₁ < δ¹³C–C₂ < δ¹³C–C₃) na odwrócony (δ¹³C–C₁ > δ¹³C–C₂ > δ¹³C–C₃). Przyczyny takiej inwersji nie zostały dokładnie określone; najczęstszym wytłumaczeniem jest występowanie wtórnego krakingu ropy naftowej w skale macierzystej typu łupkowego. Zumberge wraz ze współpracownikami oznaczyli skład molekularny oraz izotopowy ponad 200 próbek gazów z formacji Barnett (basen Fort Worth) oraz Fayetteville (basen Arkoma). Dojrzałość termiczna tych basenów została określona na – odpowiednio – od około 1% do 2% oraz od około 2% do 3% w skali refleksyjności witrynitu. Wyniki analiz składu gazu z formacji Barnett i Fayetteville zostały wykorzystane w tej pracy do określenia różnic w interpretacji, jakie napotyka się, stosując wzory i wykresy opracowane dla gazów konwencjonalnych do scharakteryzowania gazów niekonwencjonalnych.

EN

Inversion of the isotopic composition of carbon in methane, ethane and propane is common in the highest productivity shale formations in the United States. Roll-over effect is the reversion of normal isotopic trend fromδ¹³C–C₁ < δ¹³C–C₂ < δ¹³C–C₃ to δ¹³C–C₁ > δ¹³C–C₂ > δ¹³C–C₃. The reasons for this inversion have not been clarified, but the most common explanation is the presence of secondary cracking of crude oil in shale source rock. Zumberge and colleagues determined the molecular and isotopic composition of more than 200 samples of gas from the Barnett formation (Fort Worth basin) and Fayetteville formation (Arkoma basin). Thermal maturity of these basins was determined, respectively, from about 1 to 2%, and from about 2 to 3% vitrinite reflectance equivalent [9, 10]. The results of these analyzes were used to determine the differences in gas interpretation with formulas and diagrams developed for the conventional gases when used for unconventional gases.

Słowa kluczowe

PL

shale gas; gaz z formacji łupkowych; skład chemiczny; skład izotopowy; δ13C; gaz ziemny

EN

shale gas; chemical composition; isotopic composition; δ13C; natural gas

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 72, nr 10
• Strony: 785--789
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Janiga M.

• Zakład Geologii i Geochemii. Instytut Nafty i Gazu — Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Bieleń W.

• Zakład Geologii i Geochemii. Instytut Nafty i Gazu — Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Bernard B. B., Brooks J. M., Sackett W. M.: Light hydrocarbons in recent Texas continental shelf and slope sediments. Journal of Geophysical Research 1978, vol. 83, s. 4053-4061.
• [2] Ellis L., Brown A., Schoell M., Uchytil S.: Mud gas isotope logging (MGIL) assists in oil and gas drilling operations. Oil & Gas Journal 2003, vol. 101, no. 21, s. 32-41.
• [3] Hao F., Zou H.: Cause of shale gas geochemical anomalies and mechanisms for gas enrichment and depletion in high-maturity shales. Marine and Petroleum Geology 2013, vol. 44, s. 1-12.
• [4] Hill R. J., Zhang E., Katz B. J., Tang Y.: Modeling of gas generation from the Barnett Shale, Fort Worth Basin, Texas. AAPG Bulletin 2007, vol. 91, no. 4, s. 501-521.
• [5] Janiga M., Kania M., Matyasik I.: The isotopic composition of gaseous hydrocarbons — tool for polish shale gas system evaluation. Nafta-Gaz 2015, nr 6, s. 370-375.
• [6] Lorant F., Prinzhofer A., Behar F., Hue A. Y.: Carbon isotopic and molecular constraints on the formation and the expulsion of thermogenic hydrocarbon gases. Chemical Geology 1998, vol. 147, no. 3-4, s. 249-264.
• [7] Matyasik I., Słoczyński T.: Niekonwencjonalne złoża gazu — shale gas. Nafta-Gaz 2010, nr 3, s. 167-177.
• [8] Peters K. E., Walters C. C., Moldowan J. M.: The Biomarker Guide. Volume 1. Biomarkers and Isotopes in the Environment and Human History. Cambridge University Press, 2005.
• [9] Pollastro R. M., Jarvie D. M., Hill R. J., Adams C. W.: Geologic framework of the Mississippian Barnett Shale, Barnett-Paleozoic total petroleum system, Bend Arch-Fort Worth Basin, Texas. AAPG Bulletin 2007, vol. 91, s. 405^36.
• [10] Ratchford M. E., Bridges L. C., Jordan D., Dow W. G., Colbert A., Jarvie D. M.: Organic Geochemistry and Thermal Maturation Analysis within the Fayetteville Shale Study Area. Eastern Arkoma Basin and Mississippi Embayment regions, Arkansas. Arkansas Geological Commission Information Circular 2006, vol. 37.
• [11] Whiticar M. J.: Correlation of natural gases with their sources. AAPG Memoir 1994, vol. 60, s. s. 261-283.
• [12] Whiticar M. J., Faber E.: Methane oxidation in sediment and water column environments — isotope evidence. Organic Geochemistry 1986, vol. 10, nr 4-6, s. 759-768.
• [13] Zumberge J., Ferworn K., Brown S.: Isotopic reversal rollover in shale gases produced from the Mississippian Barnett and Fayetteville formations. Marine and Petroleum Geology 2012, vol. 31, nr 1,s.43-52.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.