Αποθέματα σχιστόλιθου | Χάρτες, Γεωλογία & Πόροι

Περιεχόμενο

• Εισαγωγή
• Ανακτήστε πόρους
• Προσδιορισμός της ποιότητας του σχιστολιθικού πετρωμάτων
• Η προέλευση της οργανικής ύλης
• Θερμική ωριμότητα οργανικής ύλης
• Ταξινόμηση του σχιστόλιθου
• Αξιολόγηση των πόρων πετρελαίου-σχιστόλιθου

Λάδι σχιστόλιθου είναι ένας βράχος που περιέχει σημαντικές ποσότητες οργανικού υλικού με τη μορφή κερογόνου. Μέχρι το 1/3 του βράχου μπορεί να είναι στερεό οργανικό υλικό. Οι υγροί και αέριοι υδρογονάνθρακες μπορούν να εξαχθούν από το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο, αλλά ο βράχος πρέπει να θερμανθεί ή / και να υποβληθεί σε επεξεργασία με διαλύτες. Αυτό είναι συνήθως πολύ λιγότερο αποτελεσματικό από τη διάτρηση πετρωμάτων που θα παράγουν πετρέλαιο ή αέριο απευθείας σε πηγάδι. Οι διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την εξόρυξη υδρογονανθράκων παράγουν επίσης εκπομπές και απόβλητα που προκαλούν σημαντικές περιβαλλοντικές ανησυχίες.

Ο σχιστόλιθος συνήθως ανταποκρίνεται στον ορισμό του «σχιστόλιθου» με το ότι είναι «ένα πλαστικοποιημένο πέτρωμα αποτελούμενο από τουλάχιστον 67% ανόργανα άλατα», ωστόσο, μερικές φορές περιέχει αρκετό οργανικό υλικό και ανθρακικά άλατα που τα αργιλικά ορυκτά αντιπροσωπεύουν λιγότερο από 67% βράχος.

Ηνωμένες Πολιτείες: Περιοχές που υποκρύπτονται από τον σχηματισμό του Πράσινου Ποταμού στο Κολοράντο, τη Γιούτα και το Ουαϊόμινγκ, τις Ηνωμένες Πολιτείες (μετά τη Dyni, 2005) και τις κύριες εκτάσεις επιφανειακά ανθεκτικών σχιστολιθικών σχιστόλιθου στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες (μετά τον Matthews και άλλους 1980). Περισσότερες πληροφορίες για το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο Ηνωμένων Πολιτειών Μεγέθυνση χάρτη.

Εισαγωγή

Ο πετρελαιοφόρος σχιστόλιθος ορίζεται συνήθως ως λεπτόκοκκο ιζηματογενές πέτρωμα που περιέχει οργανική ύλη που παράγει σημαντικές ποσότητες ελαίου και εύφλεκτου αερίου κατά την καταστροφική απόσταξη. Το μεγαλύτερο μέρος της οργανικής ύλης είναι αδιάλυτο στους συνήθεις οργανικούς διαλύτες. επομένως, πρέπει να αποσυντεθεί με θέρμανση για την απελευθέρωση τέτοιων υλικών. Οι περισσότεροι ορισμοί του πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου είναι οι δυνατότητές του για την οικονομική ανάκαμψη της ενέργειας, συμπεριλαμβανομένου του σχιστολιθικού πετρελαίου και του καυσίμου αερίου, καθώς και ορισμένα υποπροϊόντα. Μια εναπόθεση πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου με οικονομικό δυναμικό είναι γενικά μία που είναι αρκετά κοντά ή κοντά στην επιφάνεια που αναπτύσσεται με ανοιχτό ή συμβατικό υπόγειο εξόρυγμα ή με επί τόπου μεθόδους.

Οι πετρελαιοπηγές κυμαίνονται ευρέως σε οργανικό περιεχόμενο και απόδοση λαδιού. Οι εμπορικές ποιότητες του σχιστολιθικού σχιστόλιθου, όπως καθορίζεται από την απόδοση του σχιστολιθικού ελαίου, κυμαίνονται από περίπου 100 έως 200 λίτρα ανά μετρικό τόνο (l / t) βράχου. Η Γεωλογική Έρευνα των Η.Π.Α. χρησιμοποίησε ένα κατώτατο όριο περίπου 40 l / t για την ταξινόμηση των ομοσπονδιακών εδαφών από σχιστόλιθο. Άλλοι έχουν προτείνει ένα όριο τόσο χαμηλό όσο 25 l / t.

Οι καταθέσεις του πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου βρίσκονται σε πολλά μέρη του κόσμου. Αυτές οι καταθέσεις, οι οποίες κυμαίνονται από την Καμπριακή έως την Τριτοβάθμια ηλικία, μπορεί να εμφανιστούν ως μικρές συσσωρεύσεις ελάχιστης ή μηδενικής οικονομικής αξίας ή γιγάντιες κοιλότητες που καταλαμβάνουν χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα και φτάνουν πάχη 700 μ. Ή περισσότερο. Οι κοιλότητες πετρελαίου εναποτέθηκαν σε ποικίλα περιβάλλοντα εναπόθεσης, συμπεριλαμβανομένων γλυκών υδάτων σε λίμνες εξαιρετικά αλατούχων, επιφανειακών θαλάσσιων λεκανών και υποθαλάσσιων ράφια, καθώς και σε λιμνικούς και παράκτιους βάλτους, συνήθως σε συνδυασμό με κοιτάσματα άνθρακα.

Όσον αφορά το ορυκτό και το στοιχειακό περιεχόμενο, ο σχιστόλιθος διαφέρει από τον άνθρακα με διάφορους τρόπους. Οι πετρελαιοπηγές περιέχουν συνήθως πολύ μεγαλύτερες ποσότητες αδρανούς ορυκτής ύλης (60-90%) από τους άνθρακες, οι οποίοι έχουν οριστεί ότι περιέχουν λιγότερο από 40% ορυκτές ύλες. Η οργανική ύλη του σχιστόλιθου, που είναι η πηγή υγρών και αέριων υδρογονανθράκων, έχει συνήθως υψηλότερο υδρογόνο και χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο από εκείνη του λιγνίτη και του ασφαλτούχου άνθρακα.

Γενικά, οι πρόδρομοι της οργανικής ύλης στο σχιστόλιθο και ο άνθρακας διαφέρουν επίσης. Μεγάλο μέρος της οργανικής ύλης στο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο είναι φυτικής προέλευσης, αλλά μπορεί επίσης να περιλαμβάνει υπολείμματα φυτών αγγειακής γης που συνηθέστερα συνθέτουν μεγάλο μέρος της οργανικής ύλης στον άνθρακα. Η προέλευση μέρους της οργανικής ύλης στο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο είναι ασαφής λόγω της έλλειψης αναγνωρίσιμων βιολογικών δομών που θα βοηθούσαν στην ταυτοποίηση των πρόδρομων οργανισμών. Τέτοια υλικά μπορεί να είναι βακτηριακής προέλευσης ή προϊόν βακτηριακής αποικοδόμησης φυκών ή άλλων οργανικών ουσιών.

Το ανόργανο συστατικό ορισμένων πετρωμάτων πετρελαίου αποτελείται από ανθρακικά άλατα που περιλαμβάνουν ασβεστίτη, δολομίτη και siderite, με μικρότερες ποσότητες αργιλοπυριτικών. Για άλλες πετρελαιοπηγές, το αντίστροφο είναι αληθές - πυριτικά άλατα, όπως χαλαζία, άστριο και αργιλώδη ορυκτά κυριαρχούν και τα ανθρακικά άλατα αποτελούν δευτερεύουσα συνιστώσα. Πολλές αποθέσεις πετρελαιοφόρων σχιστολίθων περιέχουν μικρές αλλά πανταχού παρούσες ποσότητες σουλφιδίων, συμπεριλαμβανομένου πυρίτη και μαρκασίτη, γεγονός που δείχνει ότι τα ιζήματα που πιθανώς συσσωρεύτηκαν σε δισεκατομικά έως ανόξινα νερά προκάλεσαν την καταστροφή της οργανικής ύλης με τη διόγκωση των οργανισμών και την οξείδωση.

Παρά το γεγονός ότι το πετρέλαιο σχιστόλιθου στην σημερινή παγκόσμια αγορά (2004) δεν είναι ανταγωνιστικό με το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο ή τον άνθρακα, χρησιμοποιείται σε αρκετές χώρες που κατέχουν εύκολα εκμεταλλεύσιμες κοιλότητες πετρελαίου, αλλά δεν διαθέτουν άλλους πόρους ορυκτών καυσίμων. Ορισμένες αποθέσεις πετρελαίου-σχιστόλιθου περιέχουν μέταλλα και μέταλλα που προσθέτουν αξία υποπροϊόντος, όπως στυπτηρία, καστανό (NaHCO₃), dawsonite, θείο, θειικό αμμώνιο, βανάδιο, ψευδάργυρος, χαλκός και ουράνιο.

Η μεικτή τιμή θέρμανσης των πετρελαϊκών κοιλοτήτων σε βάση ξηρού βάρους κυμαίνεται από περίπου 500 έως 4.000 kilocalories ανά κιλό (kcal / kg) βράχου. Ο υψηλής ποιότητας σχιστολιθικός σχιστόλιθος της Εσθονίας, ο οποίος τροφοδοτεί διάφορα ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη, έχει θερμαντική ισχύ περίπου 2.000 έως 2.200 kcal / kg. Συγκριτικά, η τιμή θέρμανσης του λιγνιτικού άνθρακα κυμαίνεται από 3.500 έως 4.600 kcal / kg σε ξηρή βάση, χωρίς ορυκτά (American Society for Testing Materials, 1966).

Τα τεκτονικά γεγονότα και ο ηφαιστειακός χώρος άλλαξαν ορισμένες καταθέσεις. Οι δομικές παραμορφώσεις ενδέχεται να επηρεάσουν αρνητικά την εξόρυξη αποθέματος σχιστόλιθου, ενώ οι πυριγενείς εισβολές ενδέχεται να υποβαθμίσουν θερμικά την οργανική ύλη. Η θερμική μεταβολή αυτού του τύπου μπορεί να περιορίζεται σε ένα μικρό μέρος της κατάθεσης ή μπορεί να είναι ευρέως διαδεδομένη καθιστώντας το μεγαλύτερο μέρος της εναπόθεσης ακατάλληλο για ανάκτηση του πετρελαίου σχιστόλιθου.

Σκοπός της παρούσας έκθεσης είναι (1) να συζητήσουμε τη γεωλογία και να συνοψίσουμε τους πόρους των επιλεγμένων κοιτασμάτων του πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου σε ποικίλα γεωλογικά περιβάλλοντα από διάφορα μέρη του κόσμου και (2) να παρουσιάσουμε νέες πληροφορίες για επιλεγμένες καταθέσεις που αναπτύχθηκαν από το 1990 (Russell, 1990 ).

Αυστραλία: Καταθέσεις του πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου στην Αυστραλία (θέσεις μετά από Crisp και άλλους, 1987, και Cook και Sherwood 1989). Περισσότερες πληροφορίες για το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο Μεγέθυνση χάρτη.

Ανακτήστε πόρους

Η εμπορική ανάπτυξη μιας κατάθεσης πετρελαιοκεφαλών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Η γεωλογική ρύθμιση και τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του πόρου έχουν πρωταρχική σημασία. Οι δρόμοι, οι σιδηρόδρομοι, οι γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, το νερό και η διαθέσιμη εργασία είναι μεταξύ των παραγόντων που πρέπει να ληφθούν υπόψη για τον προσδιορισμό της βιωσιμότητας μιας επιχείρησης πετρελαίου-σχιστόλιθου. Οι εκτάσεις πετρελαίου από σχιστόλιθο που θα μπορούσαν να εξορύσσονται μπορούν να προληφθούν από τη σημερινή χρήση της γης, όπως τα κέντρα πληθυσμού, τα πάρκα και τα καταφύγια άγριων ζώων. Η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών εξόρυξης και επεξεργασίας επιτόπου μπορεί να επιτρέψει τη λειτουργία μιας σχιστολιθικής σχιστόλιθου σε περιοχές που είχαν προηγουμένως απαγορευτεί, χωρίς να προκαλείται ζημιά στην επιφάνεια ή να δημιουργούνται προβλήματα ρύπανσης του αέρα και των υδάτων.

Η διαθεσιμότητα και η τιμή του πετρελαίου επηρεάζουν τελικά τη βιωσιμότητα μιας μεγάλης κλίμακας βιομηχανίας πετρελαιοκηλίδας. Σήμερα, λίγες, αν τυχόν αποθέσεις μπορούν να εξορύσσονται οικονομικά και να υποβάλλονται σε επεξεργασία για πετρέλαιο σχιστόλιθου σε ανταγωνισμό με το πετρέλαιο. Ωστόσο, ορισμένες χώρες με πόρους πετρελαιοφόρων σχιστόλιθου, αλλά δεν διαθέτουν αποθέματα πετρελαίου, θεωρούν σκόπιμη τη λειτουργία μιας βιομηχανίας πετρελαίου-σχιστόλιθου. Καθώς οι προμήθειες πετρελαίου μειώνονται στα επόμενα χρόνια και το κόστος για την αύξηση του πετρελαίου, φαίνεται πιθανή η μεγαλύτερη χρήση του σχιστολιθικού σχιστόλιθου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καυσίμων μεταφοράς, πετροχημικών και άλλων βιομηχανικών προϊόντων.

Βραζιλία: Καταθέσεις του πετρελαίου σχιστόλιθου στη Βραζιλία (θέσεις μετά Padula, 1969). Περισσότερες πληροφορίες για το πετρέλαιο σχιστόλιθου της Βραζιλίας Μεγέθυνση χάρτη.

Καναδάς: Αποθέματα σχιστόλιθου στον Καναδά (τοποθεσίες μετά το Macauley, 1981). Περισσότερες πληροφορίες για το πετρέλαιο σχιστόλιθου του Καναδά Μεγέθυνση χάρτη.

Προσδιορισμός της ποιότητας του σχιστολιθικού πετρωμάτων

Η ποιότητα του σχιστόλιθου έχει καθοριστεί με πολλές διαφορετικές μεθόδους με τα αποτελέσματα να εκφράζονται σε μια ποικιλία μονάδων. Η τιμή θέρμανσης του σχιστόλιθου μπορεί να προσδιοριστεί με τη χρήση θερμιδομέτρου. Οι τιμές που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο αναφέρονται σε αγγλικές ή μετρικές μονάδες, όπως οι βρετανικές θερμικές μονάδες (Btu) ανά λίβρα σχιστολιθικού πετρώματος, οι θερμίδες ανά γραμμάριο (cal / gm) βράχου, kilocalories ανά κιλό (kcal / kg) ανά χιλιόγραμμο (MJ / kg) βράχου και άλλων μονάδων. Η τιμή θέρμανσης είναι χρήσιμη για τον προσδιορισμό της ποιότητας ενός σχιστολιθικού πετρελαίου που καίγεται απευθείας σε μια μονάδα παραγωγής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και η τιμή θέρμανσης ενός συγκεκριμένου πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου είναι μια χρήσιμη και θεμελιώδης ιδιότητα του πετρώματος, δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις ποσότητες πετρελαίου σχιστόλιθου ή καυσίμου αερίου που θα μπορούσαν να αποδώσουν με απόρριψη (καταστροφική απόσταξη).

Η ποιότητα του σχιστόλιθου μπορεί να προσδιοριστεί με μέτρηση της απόδοσης λαδιού ενός δείγματος σχιστόλιθου σε εργαστηριακό αποστακτήριο. Αυτός είναι ίσως ο πιο συνηθισμένος τύπος ανάλυσης που χρησιμοποιείται σήμερα για την αξιολόγηση ενός πόρου πετρελαίου-σχιστόλιθου. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως στις Ηνωμένες Πολιτείες ονομάζεται "τροποποιημένη δοκιμασία Fischer", η οποία αναπτύχθηκε αρχικά στη Γερμανία και στη συνέχεια προσαρμόστηκε από το αμερικανικό γραφείο μεταλλείων για την ανάλυση του πετρελαιοφόρου σχιστολιθικού σχηματισμού στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες (Stanfield and Frost, 1949 ). Η τεχνική στη συνέχεια τυποποιήθηκε ως η Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών Μέθοδος D-3904-80 (1984). Ορισμένα εργαστήρια τροποποίησαν περαιτέρω τη μέθοδο ανάλυσης Fischer για την καλύτερη αξιολόγηση διαφορετικών τύπων σχιστολιθικού πετρελαίου και διαφορετικών μεθόδων επεξεργασίας πετρελαίου-σχιστόλιθου.

Η τυποποιημένη μέθοδος ανάλυσης Fischer συνίσταται στη θέρμανση ενός δείγματος 100 γραμμαρίων θρυμματισμένου σε πλέγμα -8 mesh (2,38 mm mesh) σε έναν μικρό αποχωρητήριο αλουμινίου στους 500 ° C με ρυθμό 12 ° C ανά λεπτό και διατηρημένο σε αυτή τη θερμοκρασία για 40 λεπτά. Οι αποσταγμένοι ατμοί του πετρελαίου, του αερίου και του νερού διέρχονται μέσω ψυκτήρα που ψύχεται με παγωμένο νερό σε βαθμονομημένο σωλήνα φυγοκέντρησης. Το έλαιο και το νερό στη συνέχεια διαχωρίζονται με φυγοκέντρηση. Οι αναφερόμενες ποσότητες είναι τα ποσοστά βάρους του σχιστολιθικού ελαίου (και του ειδικού βάρους του), του ύδατος, των υπολειμμάτων σχιστολιθικού και του «αερίου συν ζημίας» κατά διαφορά.

Η μέθοδος ανάλυσης Fischer δεν προσδιορίζει τη συνολική διαθέσιμη ενέργεια σε ένα πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο. Όταν η σχιστολιθική σχιστόλιθος απορρίπτεται, η οργανική ύλη αποσυντίθεται σε πετρέλαιο, αέριο και ενα υπόλοιπο ανθρακούχου άνθρακα που παραμένει στο σχιστό σχιστόλιθο. Οι ποσότητες μεμονωμένων αερίων - κυρίως υδρογονανθράκων, υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα - δεν προσδιορίζονται συνήθως, αλλά αναφέρονται συλλογικά ως «αέριο συν απώλεια», η οποία είναι η διαφορά 100 τοις εκατό κατά βάρος μείον το άθροισμα των βαρών του πετρελαίου, του νερού και δαπανημένο σχιστόλιθο. Ορισμένες κοιλότητες πετρελαίου μπορεί να έχουν μεγαλύτερο ενεργειακό δυναμικό από εκείνο που αναφέρεται στη μέθοδο ανάλυσης Fischer ανάλογα με τα συστατικά του "αέριο συν απώλεια".

Η μέθοδος ανίχνευσης Fischer δεν δείχνει απαραίτητα τη μέγιστη ποσότητα ελαίου που μπορεί να παραχθεί από ένα συγκεκριμένο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο. Άλλες μέθοδοι απομάκρυνσης, όπως η διαδικασία Tosco II, είναι γνωστό ότι αποδίδουν πάνω από το 100 τοις εκατό της απόδοσης που αναφέρθηκε από τον προσδιορισμό Fischer. Στην πραγματικότητα, οι ειδικές μέθοδοι απομάκρυνσης, όπως η διαδικασία Hytort, μπορούν να αυξήσουν τις αποδόσεις λαδιού κάποιων πετρελαιοειδών με τριπλάσια έως τετραπλάσια απόδοση της μεθόδου Fischer (Schora και άλλοι, 1983, Dyni και άλλοι, 1990 ). Στην καλύτερη περίπτωση, η μέθοδος ανάλυσης Fischer προσεγγίζει μόνο το ενεργειακό δυναμικό μιας εναπόθεσης σχιστολιθικών πετρωμάτων.

Νέες τεχνικές για την αξιολόγηση των πόρων πετρελαίου-σχιστόλιθου περιλαμβάνουν το Rock-Eval και τις μεθόδους ανάλυσης Fischer "υλικής ισορροπίας". Και οι δύο παρέχουν πληρέστερες πληροφορίες σχετικά με την ποιότητα του σχιστόλιθου, αλλά δεν χρησιμοποιούνται ευρέως. Η τροποποιημένη δοκιμασία Fischer, ή οι στενές παραλλαγές της, εξακολουθεί να είναι η κύρια πηγή πληροφοριών για τις περισσότερες καταθέσεις.

Θα ήταν χρήσιμο να αναπτυχθεί μια απλή και αξιόπιστη μέθοδος ανάλυσης για τον προσδιορισμό του ενεργειακού δυναμικού ενός σχιστολιθικού πετρελαίου που θα περιλάμβανε τη συνολική θερμική ενέργεια και τις ποσότητες ελαίου, νερού, καυσίμων αερίων συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου και άνθρακα σε υπόλειμμα δείγματος.

Εσθονία και Σουηδία: Θέση των καταθέσεων kukersite στη βόρεια Εσθονία και τη Ρωσία (τοποθεσίες μετά Kattai και Lokk, 1998 και Bauert, 1994). Επίσης, περιοχές του Alum Shale στη Σουηδία (τοποθεσίες μετά τον Andersson και άλλους, 1985). Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο της Εσθονίας Μεγέθυνση χάρτη.

Η προέλευση της οργανικής ύλης

Η οργανική ύλη στο πετρελαιοκίτρινο σχιστόλιθο περιλαμβάνει τα υπολείμματα φυκών, σπόρων, γύρης, επιδερμίδων φυτών και θραυσμάτων από ποώδη και ξυλώδη φυτά και άλλα κυτταρικά υπολείμματα ιζηματογενών, θαλάσσιων και χερσαίων φυτών. Αυτά τα υλικά αποτελούνται κυρίως από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και θείο. Ορισμένες οργανικές ουσίες διατηρούν αρκετές βιολογικές δομές, ώστε να μπορούν να αναγνωριστούν συγκεκριμένοι τύποι ως προς το γένος και ακόμη και για τα είδη. Σε κάποιες πετρελαιοπηγές, η οργανική ύλη είναι αδόμητη και περιγράφεται καλύτερα ως άμορφος (ασφαλτούχος). Η καταγωγή αυτού του άμορφου υλικού δεν είναι ευρέως γνωστή, αλλά είναι πιθανό ένα μίγμα αποικοδομημένων φυκών ή βακτηρίων. Μικρές ποσότητες φυτικών ρητινών και κηρών συμβάλλουν επίσης στην οργανική ύλη. Τα θραύσματα ορυκτών κελυφών και οστών που αποτελούνται από φωσφορικά και ανθρακικά άλατα, αν και οργανικής προέλευσης, αποκλείονται από τον ορισμό της οργανικής ύλης που χρησιμοποιείται εδώ και θεωρούνται ότι αποτελούν μέρος της ορυκτής μήτρας του σχιστολιθικού πετρώματος.

Το μεγαλύτερο μέρος της οργανικής ύλης στις πετρελαιοπηγές προέρχεται από διάφορους τύπους θαλάσσιων και λιμναίων φυκών. Μπορεί επίσης να περιλαμβάνει ποικίλες προσμίξεις βιολογικά υψηλότερων μορφών φυτικών υπολειμμάτων που εξαρτώνται από το περιβάλλον εναπόθεσης και τη γεωγραφική θέση. Τα βακτηριακά υπολείμματα μπορεί να είναι ογκομετρικά σημαντικά σε πολλά πετρώματα πετρελαίου, αλλά είναι δύσκολο να ταυτοποιηθούν.

Το μεγαλύτερο μέρος της οργανικής ύλης στο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο είναι αδιάλυτο σε συνηθισμένους οργανικούς διαλύτες, ενώ μερικές είναι πίσσα που είναι διαλυτή σε ορισμένους οργανικούς διαλύτες. Οι στερεοί υδρογονάνθρακες, περιλαμβανομένου του gilsonite, του wurtzilite, του grahamite, του ozokerite και του albertite, υπάρχουν ως φλέβες ή λοβοί σε μερικές πετρελαιοπηγές. Αυτοί οι υδρογονάνθρακες έχουν κάπως διαφορετικά χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά, και πολλά έχουν εξορύσσεται στο εμπόριο.

Ισραήλ και Ιορδανία: Καταθέσεις του πετρελαίου σχιστόλιθου στο Ισραήλ (τοποθεσίες μετά Minster, 1994). Επίσης, κοιτάσματα πετρελαίου σχιστόλιθου στην Ιορδανία (τοποθεσίες μετά τον Jaber και άλλους, 1997, και, Hamarneh, 1998). Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Ισλαμικό σχιστόλιθο Ισραήλ και Ιορδανίας. Μεγέθυνση χάρτη.

Θερμική ωριμότητα οργανικής ύλης

Η θερμική ωριμότητα ενός πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου αναφέρεται στον βαθμό στον οποίο η οργανική ύλη έχει τροποποιηθεί από τη γεωθερμική θέρμανση. Εάν ο σχιστόλιθος θερμανθεί σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία, όπως συμβαίνει στην περίπτωση που ο σχιστόλιθος ήταν βαθιά θαμμένος, η οργανική ύλη μπορεί να αποσυντεθεί θερμικά για να σχηματιστεί πετρέλαιο και αέριο. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι πετρελαιοπηγές μπορεί να είναι πετρώματα πηγής πετρελαίου και φυσικού αερίου.Ο πετρελαιοφόρος σχιστόλιθος Green River, για παράδειγμα, θεωρείται ότι αποτελεί την πηγή του πετρελαίου στο πεδίο Red Wash στη βορειοανατολική Γιούτα. Από την άλλη πλευρά, κοιτάσματα πετρελαίου-σχιστόλιθου που έχουν οικονομικές δυνατότητες για τις αποδόσεις πετρελαίου σχιστόλιθου και αερίου είναι γεωθερμικά ανώριμα και δεν έχουν υποβληθεί σε υπερβολική θέρμανση. Τέτοιες αποθέσεις είναι γενικά αρκετά κοντά στην επιφάνεια που εξορύσσεται με ανοιχτό λάκκο, υπόγεια εξόρυξη ή με επί τόπου μεθόδους.

Ο βαθμός θερμικής ωριμότητας ενός σχιστόλιθου μπορεί να προσδιοριστεί στο εργαστήριο με διάφορες μεθόδους. Μια τεχνική είναι η παρατήρηση των αλλαγών στο χρώμα της οργανικής ύλης σε δείγματα που συλλέγονται από ποικίλα βάθη σε μια γεώτρηση. Υποθέτοντας ότι η οργανική ύλη υπόκειται στη γεωθερμική θέρμανση ως συνάρτηση του βάθους, τα χρώματα ορισμένων τύπων οργανικής ύλης αλλάζουν από ελαφρύτερα σε πιο σκούρα χρώματα. Αυτές οι διαφορές χρώματος μπορούν να σημειωθούν από έναν πετρογράφο και μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας φωτομετρικές τεχνικές.

Η γεωθερμική ωριμότητα της οργανικής ύλης στο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο καθορίζεται επίσης από την ανάκλαση του βιρινίτη (ένα κοινό συστατικό του άνθρακα που προέρχεται από τα αγγειακά φυτά), εάν υπάρχει στο βράχο. Η ανάκλαση βιτρινίτη χρησιμοποιείται συνήθως από εξερευνητές πετρελαίου για τον προσδιορισμό του βαθμού γεωθερμικής μεταβολής των πετρωμάτων πηγής πετρελαίου σε μια ιζηματογενή λεκάνη. Έχει αναπτυχθεί μια κλίμακα ανακλάσεων βιτρινίτη που δείχνει πότε η οργανική ύλη σε ένα ιζηματογενές πέτρωμα έχει φτάσει σε θερμοκρασίες αρκετά υψηλές ώστε να παράγει πετρέλαιο και αέριο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να προκαλέσει πρόβλημα σε σχέση με το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο, επειδή η ανάκλαση του βιρινίτη μπορεί να κατασταλεί από την παρουσία πλούσιας σε λιπίδια οργανικής ύλης.

Ο βιτρινίτης μπορεί να είναι δύσκολο να αναγνωριστεί στο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο επειδή μοιάζει με άλλο οργανικό υλικό φυτικής προέλευσης και μπορεί να μην έχει την ίδια αντανακλαστική απόκριση όπως ο βιτρινίτης, οδηγώντας έτσι σε λανθασμένα συμπεράσματα. Για το λόγο αυτό, μπορεί να είναι απαραίτητο να μετρηθεί η ανάκλαση βιτρινίτη από πλευρικά ισοδύναμα πετρώματα που φέρουν βιρινίτη που στερούνται το υλικό των φυκών.

Σε περιοχές όπου οι βράχοι έχουν υποστεί πολύπλοκες αναδίπλωσης και έχουν υποστεί βλάβη ή έχουν εισβληθεί από πυριγενή πετρώματα, η γεωθερμική ωριμότητα του σχιστόλιθου πρέπει να αξιολογηθεί για τον σωστό προσδιορισμό του οικονομικού δυναμικού της κατάθεσης.

Μαρόκο: Αποθέματα σχιστόλιθου στο Μαρόκο (τοποθεσίες μετά τον Bouchta, 1984). Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πετρέλαιο σχιστόλιθου του Μαρόκου. Μεγέθυνση χάρτη.

Ταξινόμηση του σχιστόλιθου

Ο πετρελαιοφόρος σχιστόλιθος έχει λάβει πολλά διαφορετικά ονόματα κατά τη διάρκεια των ετών, όπως άνθρακας καλαμιού, λιθανθρακόπισσα, σχιστολιθικό σχιστόλιθο, ασβεστίτη, αλμπέρτη, σχιστολιθικό πετρέλαιο, ασβέστιο, άνθρακας φυσικού αερίου, άνθρακας αλγών, wollongite, schistes bitumineux, torbanite και kukersite. Ορισμένα από αυτά τα ονόματα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για ορισμένους τύπους σχιστολιθικών πετρωμάτων. Πρόσφατα όμως έγιναν προσπάθειες να ταξινομηθούν συστηματικά πολλοί διαφορετικοί τύποι σχιστολιθικού πετρώματος με βάση το περιβάλλον εναπόθεσης της εναπόθεσης, τον πετρογραφικό χαρακτήρα της οργανικής ύλης και τους πρόδρομους οργανισμούς από τους οποίους προέκυψε η οργανική ύλη.

Μια χρήσιμη ταξινόμηση των πετρελαϊκών κοιλοτήτων αναπτύχθηκε από τον A.C. Hutton (1987, 1988, 1991), ο οποίος πρωτοστάτησε στη χρήση της κυανού / υπεριώδους φθορίζουσας μικροσκοπίας στη μελέτη των κοιτασμάτων πετρελαίου-σχιστόλιθου της Αυστραλίας. Προσαρμογή των πετρογραφικών όρων από την ορολογία του άνθρακα, Hutton ανέπτυξε μια ταξινόμηση του πετρελαίου σχιστόλιθος που βασίζεται κυρίως στην προέλευση της οργανικής ύλης. Η ταξινόμησή του αποδείχθηκε χρήσιμη για τη συσχέτιση διαφόρων ειδών οργανικής ύλης στο σχιστόλιθο με τη χημεία των υδρογονανθράκων που προέρχονται από το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο.

Ο Hutton (1991) απεικόνισε τον πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο ως μια από τις τρεις ευρείες ομάδες οργανικών πλούσιων ιζηματογενών πετρωμάτων: (1) ανθρακούχο άνθρακα και ανθρακούχο σχιστόλιθο, (2) βράχο εμποτισμένο με άσφαλτο και (3) σχιστόλιθο. Στη συνέχεια χώρισε το πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο σε τρεις ομάδες με βάση το περιβάλλον εναπόθεσης - χερσαίο, λουστρίνιο και θαλάσσιο.

Τα χερσαία πετρώματα πετρελαίου περιλαμβάνουν εκείνα που αποτελούνται από πλούσια σε λιπίδια οργανική ύλη, όπως σπόρια ρητίνης, κηρώδη επιδερμικά κύτταρα και ιστό των ριζών, καθώς και στελέχη αγγειακών χερσαίων φυτών που συνήθως απαντώνται σε βάλτους που σχηματίζουν άνθρακα και τυρφώνες. Οι λάσπες λάσπης περιλαμβάνουν πλούσια σε λιπίδια οργανική ύλη που προέρχεται από φύκια που ζούσαν σε γλυκές, βραχώδεις ή αλατούχες λίμνες. Τα θαλάσσια πετρώματα πετρελαίου αποτελούνται από πλούσια σε λιπίδια οργανική ύλη που προέρχεται από θαλάσσια φύκια, ακριάρχες (μονοκύτταρους οργανισμούς αμφιβόλου προέλευσης) και θαλάσσια διφωσφορικά.

Αρκετά ποσοτικά σημαντικά πετρογραφικά συστατικά της οργανικής ύλης στο σχιστόλιθο πετρελαίου - τεαλαλινίτη, λαμιλιγίνιτο και ασβέτη - προσαρμόζονται από τη πετρογραφία του άνθρακα. Ο τεαλλιγνίτης είναι οργανική ύλη που προέρχεται από μεγάλα αποικιακά ή παχύρρευστα μονοκύτταρα φύκια, που τυπώνονται από γένη όπως ο Botryococcus. Ο λαμαλγινίτης περιλαμβάνει αποικιακά ή μονοκύτταρα φύκια με λεπτό τοίχωμα που εμφανίζονται ως στρώματα με ελάχιστες ή καθόλου αναγνωρίσιμες βιολογικές δομές. Ο τεαλλιγνίτης και ο λαμαλγινίτης φθορίζουν έντονα σε αποχρώσεις του κίτρινου υπό γαλάζιο / υπεριώδες φως.

Ο αλουμινίτης, από την άλλη πλευρά, είναι σε μεγάλο βαθμό άμορφος, στερείται αναγνωρίσιμων βιολογικών δομών και ασθενώς φθορίζει υπό το μπλε φως. Συνήθως εμφανίζεται ως οργανικό έδαφος με λεπτόκοκκο ορυκτό υλικό. Το υλικό δεν έχει πλήρως χαρακτηριστεί σε σχέση με τη σύνθεση ή την προέλευσή του, αλλά είναι συνήθως ένα σημαντικό συστατικό των θαλάσσιων πετρελαιοπηγών. Τα ανθρακούχα υλικά που περιλαμβάνουν βιτρινίτη και αδρανίτη είναι σπάνια σε άφθονα συστατικά του πετρελαίου σχιστόλιθου. και οι δύο προέρχονται από την χουμική ύλη των χερσαίων φυτών και έχουν μέτρια και υψηλή ανάκλαση, αντίστοιχα, κάτω από το μικροσκόπιο.

Μέσα από την τριπλή ομαδοποίηση πετρελαϊκών σχισμών (χερσαίων, λιμναίων και θαλάσσιων), ο Hutton (1991) αναγνώρισε έξι ειδικούς τύπους πετρελαιοφόρων σχιστολίθου: άνθρακα κανένας, λαμοσίτης, μαρινίτη, τορβανίτη, tasmanite και kukersite. Οι πιο άφθονες και μεγαλύτερες κοιλάδες είναι οι μαρινίτες και οι λαμοσίτες.

Ο άνθρακας καναλιών είναι καστανόχρωμος έως μαύρος πετρελαιοφόρος σχιστόλιθος αποτελούμενος από ρητίνες, σπόρια, κηρούς και κοκκώδη και φλοιώδη υλικά που προέρχονται από χερσαία αγγειακά φυτά μαζί με ποικίλες ποσότητες βιτρινίτη και αδρανίτη. Οι άνθρακες της κάνναβης προέρχονται από λίμνες με έλλειψη οξυγόνου ή ρηχές λίμνες σε βάλτους και τύρφη που σχηματίζουν τύρφη (Stach και άλλοι, 1975, σελ. 236-237).

Ο λαμοσίτης είναι ανοιχτόχρωμος και γκρίζος-καστανός και σκούρος γκρίζος έως μαύρος σχιστόλιθος, στον οποίο το κύριο οργανικό συστατικό είναι ο λαμιγινίτης που προέρχεται από τα λουλουδιασμένα πλαγκτονικά φύκια. Άλλα δευτερεύοντα συστατικά στον λαμοσίτη περιλαμβάνουν βιρινίτη, αδρανίτη, τεαλαλινίτη και άσφαλτο. Τα αποθέματα πετρελαίου σχιστόλιθου του Green River στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες και ορισμένες τριαδικές λυματολάσπες στο ανατολικό Κουίνσλαντ της Αυστραλίας είναι λαμοσίτες.

Ο μαρινίτης είναι ένας γκρίζος έως σκούρος γκρίζος έως μαύρος πετρελαιοφόρος σχιστόλιθος θαλάσσιας προέλευσης στον οποίο τα κύρια οργανικά συστατικά είναι ο λαμιγινίτης και ο βιτουμινίτης που προέρχονται κυρίως από το θαλάσσιο φυτοπλαγκτόν. Ο μαρινίτης μπορεί επίσης να περιέχει μικρές ποσότητες πίσσας, τεαλαλινίτη και βιρινίτη. Οι μαρινίτες εναποτίθενται συνήθως σε υπαίθριες θάλασσες, όπως σε μεγάλα ρηχά θαλάσσια ράφια ή σε εσωτερικές θάλασσες όπου η δράση των κυμάτων περιορίζεται και τα ρεύματα είναι ελάχιστα. Οι πετρελαιοπηγές της Ντόβης-Μισισιπής στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες είναι τυπικοί μαρινίτες. Τέτοιες καταθέσεις είναι γενικά διαδεδομένες και καλύπτουν εκατοντάδες έως χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα, αλλά είναι σχετικά λεπτά, συχνά λιγότερο από περίπου 100 μ.

Ο τορβανίτης, ο tasmanite και ο kukersite σχετίζονται με συγκεκριμένα είδη φυκών από τα οποία προέρχεται η οργανική ύλη. τα ονόματα βασίζονται σε τοπικά γεωγραφικά χαρακτηριστικά. Ο Torbanite, που ονομάζεται Torbane Hill στη Σκωτία, είναι ένα μαύρο πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο, του οποίου η οργανική ύλη αποτελείται κυρίως από τελαγινίτη που προέρχεται κυρίως από πλούσιο σε λιπίδια Botryococcus και συναφείς μορφές φυκών που απαντώνται σε λίμνες φρέσκου και υφάλμυρου νερού. Περιέχει επίσης μικρές ποσότητες βιτρινίτη και αδρανίτη. Οι καταθέσεις είναι συνήθως μικρές, αλλά μπορούν να είναι εξαιρετικά υψηλές. Ο Τασμανίτης, που ονομάζεται από αποθέσεις πετρελαιοκεφαλών στην Τασμανία, είναι ένα καστανόχρωμο σχιστόλιθο. Η οργανική ύλη αποτελείται από τελαγινίτη προερχόμενη κυρίως από μονοκύτταρα φύκια ταξανίτιδας θαλάσσιας προέλευσης και μικρότερες ποσότητες βιτρινίτη, λαμιλινίτη και αδρανίτη. Το Kukersite, το οποίο παίρνει το όνομά του από το Kukruse Manor κοντά στην πόλη Kohtla-Järve της Εσθονίας, είναι ένα ελαφρώς καφέ θαλάσσιο σχιστόλιθο. Το κύριο οργανικό συστατικό του είναι το τεαλαλινίτη που προέρχεται από το πράσινο φύκι, το Gloeocapsomorpha prisca. Το απόθεμα πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου στη βόρεια Εσθονία κατά μήκος της νότιας ακτής του Κόλπου της Φινλανδίας και η ανατολική επέκτασή του στη Ρωσία, η κατάθεση του Λένινγκραντ, είναι kukersites.

Κίνα, Ρωσία, Συρία, Ταϊλάνδη και Τουρκία: Άλλες χώρες με σχιστόλιθο. Περισσότερες πληροφορίες για τον πετρελαιοφόρο σχιστόλιθο Κίνα, Ρωσία, Συρία, Ταϊλάνδη και Τουρκία.

Αξιολόγηση των πόρων πετρελαίου-σχιστόλιθου

Σχετικά λίγα είναι γνωστά για πολλές από τις καταθέσεις του κόσμου του πετρελαίου σχιστόλιθου και πολλές διερευνητικές γεωτρήσεις και αναλυτική εργασία πρέπει να γίνει. Οι πρώιμες προσπάθειες προσδιορισμού του συνολικού μεγέθους των παγκόσμιων πόρων πετρελαίου σχιστολίθου βασίστηκαν σε λίγα γεγονότα και η εκτίμηση του βαθμού και της ποσότητας πολλών από αυτούς τους πόρους ήταν κερδοσκοπική, στην καλύτερη περίπτωση. Η σημερινή κατάσταση δεν έχει βελτιωθεί σημαντικά, παρόλο που πολλές πληροφορίες έχουν δημοσιευθεί την τελευταία δεκαετία, ιδίως όσον αφορά τις καταθέσεις στην Αυστραλία, τον Καναδά, την Εσθονία, το Ισραήλ και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Η αξιολόγηση των πόρων του παγκόσμιου πετρελαίου από σχιστόλιθο είναι ιδιαίτερα δύσκολη λόγω της μεγάλης ποικιλίας αναλυτικών μονάδων που αναφέρονται. Ο βαθμός μιας κατάθεσης εκφράζεται διαφόρως σε αμερικανικούς ή ιταλικούς γαλόνια σχιστολιθικού πετρελαίου ανά λίτρο (gpt) βράχου, λίτρα πετρελαιοειδούς σχιστόλιθου ανά μετρικό τόνο (l / t) βράχου, βαρελιών, μικρών ή μετρικών τόνων σχιστολιθικού ελαίου, kilokalories ανά χιλιόγραμμο (kcal / kg) σχιστόλιθου ή gigajoules (GJ) ανά μονάδα βάρους σχιστόλιθου. Για να υπάρξει κάποια ομοιομορφία στην εκτίμηση αυτή, οι πόροι πετρελαίου σχιστόλιθου στην παρούσα έκθεση δίδονται τόσο σε μετρικούς τόνους πετρελαίου σχιστόλιθου όσο και σε ισοδύναμους αμερικανικούς βαρέλια σχιστολιθικού πετρελαίου και η ποιότητα του σχιστόλιθου, όπου είναι γνωστό, εκφράζεται σε λίτρα πετρελαίου σχιστόλιθου ανά μετρικό τόνο (l / t) βράχου. Εάν το μέγεθος του πόρου εκφράζεται μόνο σε ογκομετρικές μονάδες (βαρέλια, λίτρα, κυβικά μέτρα κλπ.), Η πυκνότητα του σχιστολιθικού πετρελαίου πρέπει να είναι γνωστή ή να εκτιμάται ότι μετατρέπει αυτές τις τιμές σε μετρικούς τόνους. Οι περισσότερες πετρελαιοπηγές παράγουν λάδι από σχιστόλιθο που κυμαίνεται σε πυκνότητα από περίπου 0,85 έως 0,97 με την τροποποιημένη μέθοδο ανάλυσης Fischer. Σε περιπτώσεις όπου η πυκνότητα του σχιστολιθικού πετρελαίου είναι άγνωστη, υπολογίζεται μια τιμή 0,910 για την εκτίμηση των πόρων.

Τα παραπροϊόντα μπορούν να προσδώσουν σημαντική αξία σε κάποιες αποθέσεις πετρελαίου-σχιστόλιθου. Το ουράνιο, το βανάδιο, ο ψευδάργυρος, η αλουμίνα, τα φωσφορικά άλατα, τα ανθρακικά άλατα του νατρίου, το θειικό αμμώνιο και το θείο είναι μερικά από τα δυνητικά υποπροϊόντα. Το χρησιμοποιημένο σχιστόλιθο μετά την απόρριψη χρησιμοποιείται για την παραγωγή τσιμέντου, κυρίως στη Γερμανία και την Κίνα. Η θερμική ενέργεια που λαμβάνεται από την καύση της οργανικής ύλης σε σχιστόλιθο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία παραγωγής τσιμέντου. Άλλα προϊόντα που μπορούν να κατασκευαστούν από σχιστόλιθο περιλαμβάνουν ειδικές ίνες άνθρακα, προσροφητικούς άνθρακες, άνθρακα, τούβλα, δομικά και διακοσμητικά τεμάχια, πρόσθετα εδάφους, λιπάσματα, μονωτικό υλικό πετροβάμβακα και γυαλί. Οι περισσότερες από αυτές τις χρήσεις είναι ακόμη μικρές ή σε πειραματικά στάδια, αλλά το οικονομικό δυναμικό είναι μεγάλο.

Αυτή η εκτίμηση των πόρων του παγκόσμιου πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου δεν είναι τελείως ολοκληρωμένη. Πολλές καταθέσεις δεν ελέγχονται επειδή τα δεδομένα ή οι δημοσιεύσεις δεν είναι διαθέσιμες. Τα στοιχεία σχετικά με τους πόρους για βαθιά θαμμένα κοιτάσματα, όπως ένα μεγάλο μέρος των κοιτασμάτων αποθέματος σχιστόλιθου στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες, παραλείπονται, επειδή δεν είναι πιθανό να αναπτυχθούν στο προσεχές μέλλον. Έτσι, οι συνολικοί αριθμοί πόρων που αναφέρονται στο παρόν πρέπει να θεωρηθούν ως συντηρητικές εκτιμήσεις. Αυτή η επισκόπηση επικεντρώνεται στις μεγαλύτερες κοιλότητες του πετρελαιοφόρου σχιστόλιθου που εξορύσσονται ή έχουν το καλύτερο δυναμικό ανάπτυξης εξαιτίας του μεγέθους και του βαθμού τους.