GEOLOGIJA FOSILNIH GEOLOGIJA FOSILNIH GORIVAGORIVA

Predavači: Prof dr Aleksandar KostićPredavači: Prof. dr Aleksandar Kostić

Prof. dr Dragana Životić

Predispitne obaveze i poenip p

• Obavezni predispitni poeni: min. 30Akti t d ji d 15 • Aktivnost na predavanjima: do 15 poena

• Aktivnost na vežbama: do 15 poena• Testovi: do 20 poena (2 testa po 10 poena)• Usmeni ispit: do 50 poena Usmeni ispit: do 50 poena

Tematske celine:

1. Fosilna goriva – podela, definicije i specifičnosti g p , j p2. Fizičke i hemijske osobine fosilnih goriva3. Organska supstanca u sedimentima4 Osnovi geologije uljnih šejlova4. Osnovi geologije uljnih šejlova5. Osnovi geologije nafte, gasa i naftnih peskova6. Osnovi geologije ugljeva 7 Resursi i rezerve fosilnih goriva u svetu i Srbiji7. Resursi i rezerve fosilnih goriva u svetu i Srbiji

Literatura:

1 Ercegovac M 1990: Geologija uljnih škriljaca Građevinska1. Ercegovac, M., 1990: Geologija uljnih škriljaca.- «Građevinskaknjiga», 180 str.

2 K tić A 2015 L žišt i i t ži j ft i RGF 2. Kostić, A., 2015: Ležišta i istraživanje nafte i gasa.- RGF, Beograd, 260 str.

3. Nikolić, P. i Dimitrijević, D., 1990: Ugalj Jugoslavije.-«Pronalazaštvo», Beograd, 462 str.

4. Thomas L., 2002: Coal geology. -John Wiley & Sons Ltd, San Francisco, CA, 384 pp.

5. Geologija Srbije – kaustobioliti (knjiga VII), RGF, Beograd.

FOSILNA GORIVA: Organogene sedimentne t t ši ki fl idi i i k ji

1.

stene, potpovršinski fluidi i gasovi koji se mogu koristiti kao gorivo.

Ranije korišćeni termin: KAUSTOBIOLITIKAUSTIKOS - GORUĆI

ŽBIOS - ŽIVOTLITOS - KAMEN

PODELA fosilnih goriva:Petrobitumije (nafta, gas, naftni peskovi),Petrobitumije (nafta, gas, naftni peskovi),Karbobitumije (ugljevi)Kerobitumije (uljni šejlovi) Kerobitumije (uljni šejlovi) – Prema agregatnom stanju: čvrsta, tečna i gasovita.

DEFINICIJE:DEFINICIJE:

UGLJEVISvetlo do tamno smedje, sive ili crne sagorljive sedimentne

stene, nastale stratifikovanom akumulacijom ostataka kopnenih i redje vodenih biljaka, sa manje od 50% neorganske materije.

ULJNI ŠEJLOVIFinozrne do pelitske glinovito-laporovite ili karbonatnesedimentne stene sa značajnim učešćem kerogena(5 - 60 %) koji pri pirolizi (destilaciji) daje tečne ugljovodonike (kerogensko “ulje” tj. naftu) i nešto gasa.

Koriste se i termini: uljni škriljci, uljni glinci, gorući škriljci, o ste se te u j š jc , u j g c , go uć š jc ,naftni šejlovi i sl.

Šejl: sediment sa preko 65 % zrna manjih od 5 mikrona (1/200 mm).

Uljni šejlovi

Kerogen se definiše kao čvrsta disperzna organska supstanca sedimenata nerastvorana u organskim supstanca sedimenata, nerastvorana u organskim rastvaračima.

ČČini oko 95 % ukupne organske supstance u sedimentima.

S I R O V A N A F T AK l k š t č ih itih i č tih lj d ik Kompleksna smeša tečnih, gasovitih i čvrstih ugljovodonika akumulirana u porama stena u sedimentnim basenima(“rezervoarima”) ( rezervoarima ).

Pod normalnim uslovima se nalazi u tečnom stanju, lakša je od vode i mnogo viskoznija. Zapaljiva je, sagorljiva i odlikuje se velikom toplotnom vrednošću se velikom toplotnom vrednošću.

“Smeša ugljovodonika koji su u ležištu u g j jtečnom stanju i koja ostaje u tečnom stanju pri normalnom atmosferskom pritisku posle

l k k ši k t j j prolaska kroz površinska postrojenja za separaciju" (API; AAPG, SPE).

Z E M N I G A SSmeša ugljovodonika koji se pod normalnim uslovima

većinom nalaze u gasovitom stanju. Osim ugljovodo-ič ih d ž j š i CO N H S i H ničnih gasova, sadrže još i CO2, N2, H2S i He.

“Smeša ugljovovonika i promenljive količine neugljovodoničnih Smeša ugljovovonika i promenljive količine neugljovodoničnih jedinjenja koji se nalaze ili u gasovitom stanju ili rastvoreni u nafti u okviru potpovršinskih rezervoara” (API, AAPG i SPE). u o u po po š s e e oa a ( , G S )

Razlikuju se rastvoreni gas (“dissolved gas”), gas gasne kape(“associated gas”) i slobodni gas (“nonassociated gas”( associated gas ) i slobodni gas ( nonassociated gas

Ugljovodonici su najprostija organska jedinjenja ugljenika (C 4+) i vodonika (H -).

Pri normalnim uslovima (15 oC, 101,325 kPa) :• C1 - C4 gasoviti ugljovodonici• C C tečni ugljovodonici• C5 - C15 tečni ugljovodonici• C16+ polučvrsti i čvrsti ugljovodoniciC16+ polučvrsti i čvrsti ugljovodonici

Granica između tečnog i polučvrstog / čvrstog stanja zavisi od temperature (i pritiska), pa su na 20 oC ugljovodonici u tečnom stanju sve do C17. Znak "+" koji sledi posle broja atoma ugljenika označava da su u pitanju ugljovodonici sa tim i većim brojem atoma (npr C16+ obuhvata C16 C17 C18 itd) Izostanak sa tim i većim brojem atoma (npr. C16+ obuhvata C16, C17, C18 itd). Izostanak navođenja cele molekulske formule, odnosno vodonika (H) i broja njegovih atoma, predstavlja uobičajeno "skraćenje" u naftnoj industriji)

Nafta i gas nastaju u matičnim stenama transformacijom kerogena i iz njih kasnije migriraju ka površini basena kerogena, i iz njih kasnije migriraju ka površini basena. Kada postoje odgovarajuće zamke, obrazuju ležištanafte i gasa nafte i gasa.

NAFTNI PESKOVI (“tar sands”)Površinske akumulacije degradovane nafte (“bitumena”) u

peskovima Nastaju erozijom zaštitnih stena ležišta nafte peskovima. Nastaju erozijom zaštitnih stena ležišta nafte ili migracijom iz većih dubina (emigracija, remigracija). U nekim slučajevima obrazuju se i asfaltna jezera (Trinidad).

SPECIFIČNOSTI GENEZE, AKUMULACIJE, ISTRAŽIVANJA I PROIZVODNJE RAZLIČITIH FOSILNIH ISTRAŽIVANJA I PROIZVODNJE RAZLIČITIH FOSILNIH

GORIVA

• Dominantno akumuliranje ostataka kopnenih biljaka(ugalj) ili ostataka algi, planktona i bakterija (uljni šejlovi (ugalj) ili ostataka algi, planktona i bakterija (uljni šejlovi, matične stene za naftu i gas)

• Akumulirana (ugalj nafta gas) ili disperzna organska • Akumulirana (ugalj, nafta, gas) ili disperzna organska supstanca u sedimentima (uljni šejlovi, matične stene)Ak li j f il ih i i it ( lj lj i š jl i) ili• Akumuliranje fosilnih goriva in-situ (ugalj, uljni šejlovi) iliposle migracije (nafta, gas)

• Različite metode istraživanja, eksploatacije, pripreme i prerade

Ugalj – površinski kopovi

Upotreba: termoelektrane (električna energija), visoke peći (metalurgija), grejanje

ULJNI ŠEJLOVI

Green River shale

Površinsko ili podzemno otkopavanje, površinsko retortovanje

Tehnologije prerade

ATP (Kanada)

Enefit (Estonija)

Petrosix (Brazil)

Podzemno in-situ retortovanje uljnih šejlova (Shell Oil)šejlova (Shell Oil)

In-situ retortovanje

Akumulacije nafte i gasa

ISTRAŽIVANJE I PROIZVODNJA NAFTE

Spindletop, Texas, 1901

Prerada nafte u rafinerijama

Transport tečnog gasa (LNG)

NAFTNI PESKOVIAthabasca (Alberta, Kanada)

2.

Fizičke i hemijske osobine Fizičke i hemijske osobine fosilnih gorivag

FIZIČKE OSOBINE NAFTE:Č OSO• Optičke (boja, fluorescencija, optička p ( j , j , p

aktivnost)• Mehaničke (relativna gustina viskoznost • Mehaničke (relativna gustina, viskoznost,

zapreminski koeficijent)• Termičke (tačka stinjavanja, toplotna

vrednost, tačka ključanja)vrednost, tačka ključanja)• Električne (dielektričnost)• Miris

Optičke osobine:

• BOJA – od svetlo zelene, žute ili crvenkaste do različitih nijansi smeđe (najčešće mrke do crne). Zavisi od hem. j ( j )sastava (asfaltne mat. i aromati daju tamniju boju). Lake nafte su često svetlije. j

optičke osobine

• FLUORESCENCIJA – u odbijenoj svetlosti nafta fluorescira različitim prelivima boje (najčešće plava, fluorescira različitim prelivima boje (najčešće plava, zelena ili ljubičasta). Zavisi od stepena zrelosti nafte, a manje od hem. sastava.manje od hem. sastava.

OPTIČKA AKTIVNOST j t k t • OPTIČKA AKTIVNOST – svojstvo organske supstance da usled prisustva optičkih izomera skreće ravan

št l i tl ti d (O bi propuštene polarizovane svetlosti - u desno. (Osobina koja je bila jedan od prvih argumenata za organsko

kl ft ) poreklo nafte)

Relativna gustina : mehaničke osobine

Lake nafte: do 0,85 g/cm3

Srednje teške nafte: 0 85 0 93Srednje teške nafte: 0,85 – 0,93Teške nafte: 0,93 – 1,00V t šk ft > 1 00Veoma teške nafte: > 1,00

Gustina se izražava i u stepenima API (American Petroleum Institute):

141,5 oAPI = - 131,5

d

gde je d - gustina u gr/cm3

Vi k t M i i k i t i i i j b i

mehaničke osobine

Viskoznost: Meri se viskozimetrima, na principu merenja brzine isticanja nafte kroz specijalne cevi.

Na viskoznost utiču hemijski sastav i gustina, a u ležišnim uslovima T , P i količina rastvorenog gasa.

Relativna viskoznost (u odnosu na vodu):

Kondenzati: 0 5 - 1Kondenzati: 0,5 - 1

Benzin: 0,6

Kerozin: 2,0

Lake nafte: 2 - 100Lake nafte: 2 100

Teške nafte: 100 – 1000

ZAPREMINSKI KOEFICIJENT

B V / V

mehaničke osobine

Bo = Vlež. / V pov.

Zavisi od količine rastvorenog gasa u rastvorenog gasa u

nafti - GOR (od engl. Gas-Oil Ratio)Gas-Oil Ratio)

Bo > 1

(obično do 1,4 m3/m3)

Termičke osobine: termičke osobine

Tačka stinjavanja: od - 30 do + 32 oCVisoke tačke stinjavanja imaju parafinske nafte, od -20 do +32 oC. j j j p ,Naftenske nafte gube sposobnost tečenja na niskim temperaturama, većinom ispod -30 oC. Toplotna vrednost: 43000 – 48000 kJ / kg

Opada s porastom relativne gustine:Opada s porastom relativne gustine:

Tačka ključanja: termičke osobine

termičke osobine

Sirova nafta pri rafinaciji daje različite procente pojedinih Primarni derivati nafte

p j j p p jprodukata zavisno od svog hemijskog sastava. Približno se dobija oko 4% tečnog naftnog gasa, 42% benzina, j g g g22% dizela, 9% kerozina, 5% mazuta / lož ulja i 18% ostalih produkata.

Električne osobine: dielektričnost

Nafta nema slabo vezane ili slobodne elektrone koji bi se jmogli kretati u električnom polju, već pri njenom izlaganju strujnom toku dolazi do električne polarizacije. (osobina od značaja pri istraživanju)

Miris zavisi od hemijskog sastava: parafini – miris benzina aromati – prijatan miris kedrovog ulja H2S –benzina, aromati prijatan miris kedrovog ulja, H2Sneprijatan miris.

FIZIČKE OSOBINE GASOVA :Relativna gustina (u odnosu na vazduh):Relativna gustina (u odnosu na vazduh):(0.554 metan - 2,0 butan) – azot ~ 0,98; CO2 ~ 1,5

Molekularna težina (metan – 16,04)

Kritična T kritični P (-95oC metan +134oC butan; pritisak 36 Kritična T kritični P (-95 C metan, +134 C butan; pritisak 36 – 52 kg/cm2)

Zapreminski koeficijent (0,0075 – 0,01) – velika kompresibilnost

Viskoznost: gas u ležištima je sličan tečnosti. Viskoznost se povećava s porastom P a smanjuje s porastom T povećava s porastom P, a smanjuje s porastom T.

Toplotna vrednost: od 35.800 (C1) do 123.000 (C4) kJ/m3

Što se tiče boje i mirisa, metan, etan i propan su bezbojnigasovi bez mirisa. g

Prvi gasoviti ugljovodonik koji ima miris je butan, ali on se g g j j j ,može osetiti tek pri višim koncentracijama.

Izobutan, pentani (n i izo), kao i neki viši ugljovodonici, takođe su bez mirisa, dok većinu težih tečnih ugljovodonika g jkarakteriše miris benzina.

Pre distribucije utečnjenog gasa (u bocama ili kao auto-gas) vrši se njegova “odorizacija” neprijatnim tj. upozoravajućim j g j p j j p jmirisom (jedinjenja sumpora - etil-markaptana).

O Č SFIZIČKE OSOBINE UGLJA:

• OPTIČKE: Sjajnost - zavisi od litotipa, kompakcije i ranga; boja – zavisi od sastava i ranga (celuloza-bela, lignin-žut, h i k) li l k d humin-crnomrk) ali generalno mrka do crna.

• MEHANIČKE: Specifična masa 1,2-1,7 g/cm3 (OS oko 1); zapreminska masa (sa porama); tvrdina (1 - 3 po Mosovoj skali), plastičnost i elastičnost; deljivost (klivaž); d blji t ( j iš k i) l ( lj t l k t drobljivost (najviše kameni); prelom (zemljast, vlaknast, školjkast, nepravilni i sl.)

• TERMIČKE: Toplotna vrednost (6000-8500 kcal/kg tj. 25000-35000 kJ/kg) – tce = 7000 kcal/kg

• ELEKTRIČNE: Poluprovodnik (provodnost naglo raste s porastom sadržaja C od preko 87 %)

HEMIJSKE OSOBINE FOSILNIH HEMIJSKE OSOBINE FOSILNIH GORIVA

Hemijske osobine fosilnih goriva su određene jih i l t i ( l ti) i k t l injihovim elementarnim (elementi) i komponentalnim

(jedinjenja) sastavom.

NAFTA I GAS

C i H prvenstveno grade različite ugljovodonike, kao i heterokomponente (NSO-jedinjenja) p ( j j j )

O – naftenska kiselina, NSO jedinjenja, voda

N – u NSO jedinjenjima

S slobodni s mpor H S i NSO jedinjenjimaS – slobodni sumpor, H2S i u NSO jedinjenjima

Pepeo < 0.1 % (Na, Cl, V, Ni, Si, Fe, Ca, Zn, Ag, Cr, Mo)

KOMPONENTALNI SASTAVKOMPONENTALNI SASTAVNAFTE ( jedinjenja ):( j j j )

UGLJOVODONICI• UGLJOVODONICI• HETEROKOMPONENTE• MINERALNA MATERIJA

VEZANA VODA• VEZANA VODA

KOMPONENTALNI SASTAVKOMPONENTALNI SASTAVGASA

U lj d ič i i (C C )• Ugljovodonični gasovi (C1-C4)• Kondenzat (C5+)( 5 )• Ostali gasovi (CO2, H2S, N2, He)

• Metan – i do 98 %• Etan 3 - 6 %• Etan 3 - 6 %• Propan 1 - 3 %

Butan 0 6 2 %• Butan 0,6 – 2 %• teži UV (kondenzati)• Azot – posebno u Pz (30 x više nego u Tc), obično više tamo gde

ima i HeCO b T O (b i i ) i št t j d di d • CO2 – posebno u Tc. Opasan (bez mirisa) i štetan jer dovodi do korozije i snižava toplotnu vrednost

• H S posebno u karbonatima (i do 15 % retko i 40 %) Otrovan • H2S – posebno u karbonatima (i do 15 % , retko i 40 %). Otrovan i korozivan. Persijski zaliv.

• He 1 2 % (retko i do 8 %; Sev Amerika) Neorganskog • He – 1-2 % (retko i do 8 %; Sev. Amerika). Neorganskog porekla, raspadima radioaktivnih elemenata.

KLASIFIKACIJA NAFTI (prema hemijskom sastavu):

1. PARAFINSKE (preko 50 - 60 % alkana). Širom sveta, kao i većina naših ležišta

2. NAFTENSKE (većinom tj. 60 - 75 % naftena). Takođe širom sveta, kao i naša polja “Velebit”, “Kelebija”

3 PARAFINSKO NAFTENSKE ( k 40 % lk i ft i 3. PARAFINSKO-NAFTENSKE (po oko 40 % alkana i naftena i oko 20 % aromata). Takođe vrlo zastupljene u svetu.

4 PARAFINSKO-NAFTENSKO-AROMATIČNE (po oko 33 %) 4. PARAFINSKO-NAFTENSKO-AROMATIČNE (po oko 33 %) Kavkaz

5. AROMATIČNE (oko 75 % naftena i do 25 % aromata, sa malo ( ,alkana). Kalifornija, Texas, Burma, Meksiko, Ural-Volga

6. ASFALTNE (teške, viskozne nafte sa 30 - 60% smola i asfaltena, često i oko 5 % sumpora). Trinidad, Venecuela, Meksiko, Ural-Volga. Dominiraju u naftnim peskovima.

Trgovačka klasifikacija nafti(referentne tj. “benchmark” nafte):(referentne tj. benchmark nafte):

10 najpoznatijih referentnih nafti :• West Texas Intermediate (WTI) je vrlo laka visokokvalitetna “slatka” est e as te ed ate ( ) je o a a so o a tet a s at a

nafta. Odlikuje je gustina od 0,827 g/cm3, i sadrži samo 0,24% sumpora.

• Brent mešavina se sastoji od 15 nafti sa šireg područja istoimenog polja “Brent” u Istočnom Šetlandskom basenu Severnog mora. Spada u laku slatku naftu gustine 0 835 g/cm3 i sadrži 0 37% sumpora Danas laku slatku naftu gustine 0,835 g/cm3 i sadrži 0,37% sumpora. Danas predstavlja referentnu naftu za oko 2/3 svetskog tržišta.

• Nafta tipa Dubai/Oman se koristi kao referentna nafta za psrednjeistočnu kiselu naftu koja se transportuje u azijsko-pacifičku oblast. Laka je i kisela, gustine 0,871 g/cm3, sa 2 % sumpora.

• Russian Export Blend, poznata i kao nafta tipa Ural, ruska je izvozna mešavina koja se isporučuje u luci Primorsk na Baltiku. To je srednjeteška kisela nafta namenjena izvozu koja predstavlja mešavinu srednjeteška kisela nafta namenjena izvozu, koja predstavlja mešavinu teških nafti iz basena Ural-Volga sa lakim naftama Zapadnosibirskog basena.

• OPEC Reference Basket (ORB) je kisela laka mešavina nafti različitog sastava iz raznih zemalja OPEC-a. Mešavina je 11 “nafti” iz zemalja članica od Južne Amerike preko Afrike do Srednjeg Istoka Mešavina članica - od Južne Amerike preko Afrike do Srednjeg Istoka. Mešavina odražava prosečni sadržaj svih nafti: 0,861 g/cm3 i 1,77% sumpora.

• Tapis nafta iz Malezije je referentna nafta na singapurskom tržištu za laku ap s a a a e je je e e e a a a a s gapu s o š u a a udalekoistočnu naftu (Azija i Australija). Često se označava i kao “najskuplja nafta na svetu”. Potiče iz istoimenog polja “Tapis” u Maleziji, a odlikuje je gustina od samo 0 80 g/cm3 i sadržaj sumpora od 0 0343 % odlikuje je gustina od samo 0,80 g/cm3 i sadržaj sumpora od 0,0343 %.

• Minas nafta ili kako se još naziva “Sumatranska laka” je nafta sa Sumatre (Indonezija) koja se koristi kao referentna laka i “slatka” nafta s Dalekog (Indonezija) koja se koristi kao referentna laka i slatka nafta s Dalekog Istoka. Gustina joj je 0,85 g/cm3 i ima 0,08% sumpora.

• Isthmus-34 Light je laka kisela Meksička nafta gustine 0,856 g/cm3 i sadržaja sumpora od 1,45%.

• Bonny Light je laka slatka nafta iz Nigerije gustine 0,86 g/cm3 i sadržaja sumpora od 0 16%sumpora od 0,16%

• Maya je Meksička nafta koja je referentna za cenu teških vrlo kiselih nafti tog područja

• Gas sa manje od 4 - 5 mol % etana i težih GAS

Gas sa manje od 4 5 mol. % etana i težih homologa – “suvi” gas (dry gas)

• Gas sa preko 4 - 5 mol. % etana i težih homologa –p g“vlažan” gas (wet gas)

• Gas bez CO2 / H2S – “slatki” gas (sweet gas)

• Gas sa CO / H S “kiseli” gas (acid gas) Gas sa • Gas sa CO2 / H2S - kiseli gas (acid gas). Gas sa povišenim sadržajem H2S – sour gas.

UGLJEVIKonden o ani aromati hemijski sasta rlo promenlji a Kondenzovani aromati - hemijski sastav vrlo promenljiv, a prvenstveno zavisi od stepena transformacije biljnih ostataka (ranga uglja)

U organskoj supstanici: C, H, O, N, S ostataka (ranga uglja).

Huminske kiseline, humusne materije i bitumije.

K d k ilit kih lj (li it ) t lj i j š i Kod ksilitskih ugljeva (lignita) zastupljeni su još i celuloza, lignin i hemiceluloza

Sapropelni ugljevi imaju dva puta više vodonika - oko 10 %. 10 %.

S – osim organskog ima i neorganskog (pirit i sulfati).

Elementi u pepelu ugljeva:

Si, Al, Ti, Ca, Mg, S, Na, K, P

Mikroelementi:Be, V, U, Ni, Cr, Mo, Fe, Zn, PbBe, V, U, Ni, Cr, Mo, Fe, Zn, Pb

ULJNI ŠEJLOVIUgljovodonici u okviru kerogena i bitumena(aliciklični, alifatični i aromatični), masne kiseline (tip I, II), humusne kiseline (tip III)kiseline (tip I, II), humusne kiseline (tip III)

Empirijska formula kerogena (Green River fm ): Empirijska formula kerogena (Green River fm.):

C215H330O12N5S ali varira…C215H330O12N5S ali varira…

Dominantni elementi u mineralnoj materiji: Si Al Ca Mg S Dominantni elementi u mineralnoj materiji: Si, Al, Ca, Mg, S

mikroelementi: Se, Ge, V, B, Ni, Co, Li, Be, Cd, As, U, Th.

UGLJOVODONICINajprostija organska jedinjenja: C(4+) i H(-)

Načini povezivanja atoma1. Atom ugljenika se vezuje za 4 atoma vodonika:

metan--2 Dva atoma ugljenika su međusobno povezana: a) 2. Dva atoma ugljenika su međusobno povezana: a)

prostom, b) dvogubom ili c) trogubom vezom:

C C--H H

- -- -etan

--CH Hetilen acetilen

3. Atomi ugljenika se međusobno vezuju u otvorene lančane nizove, bez grananja:, g j

C C C- -- --H H

HH Hpropan - -- - --

butan

C C C-H H

H H

H

4. Atomi ugljenika se međusobno vezuju u račvaste nizove, sa grananjem (izomeri):

izobutan

- -- --

5. Atomi ugljenika se međusobno vezuju u zatvoren t t i ( iklič i) ki d jih 2 t prstenast niz (ciklični), a svaki od njih sa po 2 atoma

vodonika:

cikloheksanCiklični ugljovodonici:Ciklični ugljovodonici:

Zasićeni-cikloalkani (nafteni) C HCnH2n

Nezasićeni – cikloalkeni Nezasićeni cikloalkeni (aromati) CnH2n-6

Aciklični ugljovodonici (alifatični):

• ALKANI (parafini) CnH2n+2

ić i (j d b ) l lj i f izasićeni (jednogube veze), vrlo zastupljeni u nafti

• ALKENI (olefini) CnH2n

nezasićeni (jedna ili više dvogubih veza)nezasićeni (jedna ili više dvogubih veza)

ALKINI ( til i) C H• ALKINI (acetileni) CnH2n-2

nezasićeni (jedna ili viće trogubih veza); retki u nafti

Glavni tipovi ugljovodonika u ležištima nafte:

n-alkani

izo-alkaniizo alkaninafteni

aromati

TEHNIČKA ANALIZA UGLJEVATEHNIČKA ANALIZA UGLJEVAVlaga (W) 1 60 %Vlaga (W) 1 – 60 %

Pepeo (A) 5 – 50 %

Sumpor (S) ~ 1-5 %

Isparljive materije (V) 4 – 70 (90) %

Sagorljive materije (C)Sagorljive materije (C)

Vezani ugljenik (C-fix)

Koksni (tvrdi) ostatak – bez pepela

VLAGA (W)( )Zavisi od sastava, teksture, drobljivosti, ranga i hid l ških k kt i tik l žišthidrogeoloških karakteristika ležišta

• Gruba vlaga - odstranjuje se provetravanjem pri standardnim uslovima

• Konstituciona (“vezana”) vlaga – u porama uglja –odstranjuje se na 105 oC

• Ukupna vlaga – zbir grube i konstitucionalne.

PARAMETRI KVALITETA ULJNIH ŠEJLOVA:

• Količina i tip kerogena

ŠEJLOVA:

• Prinos ulja (od ispod 8% do preko 20 %) – min. 50 l/t rentabilno (varira od 30 do 220 l/t)( )

• Sadržaj sumpora (od ispod 2 do preko 5 %)• Toplotna vrednost (5000 10000 kJ/kg) kerogen oko • Toplotna vrednost (5000-10000 kJ/kg) – kerogen oko

35000 kJ/kgS d ž j l ( d i d 10 d k 20 %)• Sadržaj vlage (od ispod 10 do preko 20 %)

• Mogućnost obogaćivanja (flotiranjem)• Hemijski sastav pepela (karbonatni nepovoljan)

ORGANSKA SUPSTANCA U 3.

SEDIMENTIMAOrganska supstanca (OS) u litosferi se najvećim delomOrganska supstanca (OS) u litosferi se najvećim delomnalazi rasejana u sedimentima tj. u disperznom stanju.Pretežno se javlja kao amorfna (u morskim sedimentima) aPretežno se javlja kao amorfna (u morskim sedimentima), aređe ima očuvanu strukturu. U sedimentnim stenamanajveći deo disperzne OS je nerastvoran u organskimnajveći deo disperzne OS je nerastvoran u organskimrastvaračima (kerogen), dok je manji njen deo rastvoran(bitumen) Organskom supstancom su posebno bogati(bitumen). Organskom supstancom su posebno bogatifinozrni sedimenti – šejlovi1 i krečnjaci.

1Šejl: sediment sa preko 65 % zrna manjih od 5 mikrona (1/200 mm) - (Lewan, 1978)

GLAVNI PREKURSORI FOSILNIH GORIVA:

Fitoplankton

Zooplankton

Bakterijej

AlgeAlge

Ostaci kopnenih biljakaOstaci kopnenih biljaka

KOLIČINA I TIP OS U SEDIMENTIMA ZAVISE ODKOLIČINA I TIP OS U SEDIMENTIMA ZAVISE OD:

• Evolutivnog razvitka organskog sveta i bioprodukcije

• Prinosa OS i njenog akumuliranja

• Karakera sredine sedimentacije

• Litološkog sastava sedimenata

Evolucija organskog sveta i bioprodukcijaNajveća količina biomase nastaje kao rezultat fotosinteze, tj.

pretvaranja sunčeve energije u hemijsku. Ovaj proces se odvija uz prisustvo vode CO2 i hloroplasta pri čemu se stvara OS (glukoza I prisustvo vode, CO2 i hloroplasta pri čemu se stvara OS (glukoza I složeni polisaharidi) i oslobađa O2.

Posle izumiranja organizama, ugljenik iz njih se uz prisustvo O2j g g j j p 2ponovo transformiše u CO2 (i vodu).

- Od prekambrijuma do devona (do pre ~ 400 Ma) najznačajniji k i fit l kt ( d l l i k it h ) i b kt ijprekursori: fitoplankton (modro-zelene alge i akritarhe) i bakterije

- Od devona (~ 400-350 Ma): + kopnene biljkeMaksimalni razvitak fito i zoo planktona (usled klime i tektonike): Maksimalni razvitak fito- i zoo-planktona (usled klime i tektonike):

ordovicijum (500-425 Ma; + ribe), silur (425-405 Ma + O2 – prvi kopneni org.), devon-karbon (345-280 Ma + više kopn.biljke), jurap g ), ( p j ), j(190-140 Ma + dinosaurusi, ptice), kreda (140-65 Ma + cvetnice, insekti), neogen (~ 24 Ma). Više fitoplankt. = više zoopl. i bakterija!

Na primarnu bioprodukciju (gr /m2/ god) vodenih organizama utiču intenzitet sunčeve svetlosti, temperatura i pokretljivost vode, količina CO2 kao i hemijski sastav vode. Posebno je značajno prisustvo nitrata i fosfata koji su nutricijenti od velikog značaja za razvitak organskog sveta razvitak organskog sveta.

U morima i okeanima, U morima i okeanima, najintenzivnija

bioproducija (“cvetanje fitoplanktona”) je u fitoplanktona ) je u

gornjem sloju vodenog stuba (prvih oko 70m) u tzv. eufotičnoj zoni.

Eufotična zona u prvih zona – u prvih 50 - 100 m

• Osnovni nutricijenti jneophodni za bioprodukciju fitoplanktona fitoplanktona u vodenoj sredini su fosfati (PO4) i nitrati (NO3).

Fotosinteza• Ključni proces konverzije ugljenika iz CO2 u biomasu i kasnije

fugljovodonike je fotosinteza. Fotosinteza predstavlja proces pretvaranja sunčeve svetlosne energije u hemijsku, koji se di k ijiodigrava po reakciji:

6CO2 + 12H2O sv. energija C6H12O6 + 6H2O + 6O2

• Od fizičkih faktora koji određuju stepen bujanja živog sveta(“bioprodukcije”), najveći uticaj imaju količina svetlosti i ( bioprodukcije ), najveći uticaj imaju količina svetlosti i temperatura.

• Uz prisustvo svetlosne energije, vode i ugljenika u obliku CO2, Uz prisustvo svetlosne energije, vode i ugljenika u obliku CO2, iz biljnih organela (hloroplasta) - stvara se značajna količina organske supstance, a oslobađa kiseonik. Prvi proizvod g p , pfotosinteze je prost šećer - glukoza, a zatim se stvaraju različiti polisaharidi i složenija jedinjenja ugljenika.

Kruženje ugljenika u prirodiNajveće količine biomase u vodenoj sredini nastaju kao rezultat j j j

fotosinteze u fitoplanktonu (jednoćelijske planktonske alge), ali i u sesilnim algama (pričvršćenim za dno) i pojedinim bakterijama.

Fitoplankton je danas zaslužan čak za polovinu čitave p j pfotosintetičke bioprodukcije na Zemlji. Osim u biljnim ćelijama, do stvaranja polisaharida tokom fotosinteze dolazi i u životinjskim organizmima koji se hrane biljkama –zooplankton, ribe i dr.

Po izumiranju biljnih i životinjskih organizama dolazi do oksidacije njihovih ostataka (raspadanja) i ponovnog stvaranja ugljendioksida i vode, čime se obezbeđuje neprekidno kruženje ugljenika u prirodi .

Prinos OS i njeno akumuliranje - faktori1. Geološki: tip basena, geološka gradja i tektonski sklop, reljef i

morfologija basena, paleogeografski i paleoklimatski uslovi,paleookeanografske prilike.paleookeanografske prilike.

2. Mehanički: brzina rečnih tokova, brzina i snaga vetra, jačina morskihstruja i energija talasa.struja i energija talasa.

3. Fizičko-hemijski: salinitet, temperatura, pritisak, gustina, zasićenjeCaCO koncentracija vodonikovih jona (pH i Eh)CaCO2, koncentracija vodonikovih jona (pH i Eh).

4. Biološki: lokalna bioprodukcija, mogućnost očuvanja OS.

Karakter sredine sedimentacije

• Dubina, položaj i karakter sredine(litoral, sublitoral ~ 180-200 m; batijal - mirni delovi ( , ; j

šelfa)• Brzina i tip sedimentacije granulometrijski sastavBrzina i tip sedimentacije, granulometrijski sastav

(brzina, dominantan pravac, veličina zrna)S li it t• Salinitet

• Koncentracija vodonikovih jona (pH) • Oksido-redukcioni potencijal (Eh)

U finozrnim sedimentima, posebno šejlovima, bitno se smanjuje aktivnost aerobnih bakterija i brzo se stvaraju uslovi za konstruktivnije procese - pod dejstvom anaerobnih bakterija: fermentaciju i sapropelizaciju.

Oko ¾ organskog ugljenika u litosferi se nalazi upravo u šejlovima, budući da finozrni habitus sprečava veću j poksidaciju. S druge strane, to nikako ne znači da svi šejlovi predstavljaju matične stene.

Litološki sastav sedimenata

PROCESI PREOBRAŽAJA OSOS prolazi kroz različite faze mikrobiološkog razlaganjaOS prolazi kroz različite faze mikrobiološkog razlaganja

(degradacija i kondenzacija biopolimera), povezivanja saneorganskom (mineralnom) materijom, kao i kroz različit stepeng ( ) j , ptermičkih promena (dijageneza, katageneza, metamorfizam).

BIOPOLIMERI:

Po izumiranju organizama, OS k j t j koja nastaje u eufotičnoj zoni samo manjim jdelom biva akumulirana u

di ti sedimentima, a veći deo oksidiše u oksidiše u vodenom stubu ili na samom d (k t kt dnu (kontakt voda-sediment). Očuvanost OS Očuvanost OS je stoga samo oko 0,l %.

U osnovi se razlikuju dva načina biohemijskog preobražaja organske supstance pod dejstvom bakterija: u prisustvu g p p j j pkiseonika (hidroliza) ili bez njega (anoksična fermentacija)

MIKROBIOLOŠKO RAZLAGANJE pod dejstvom anaerobnih bakterija:

Fermentacija: anaerobne bakterije za svoj metabolizamkoriste O2 iz biopolimera. Oslobadja se CO2 i stvarajurazličita organska jedinjenja (masne kiseline, alkoholi,aldehidi, ketoni i dr.).

Sapropelizacija: u mirnim delovima basena anaerobneSapropelizacija: u mirnim delovima basena, anaerobnebakterije razlažu i strukturu OS (prvenstveno lipide iz algi,ali i iz samih bakterija) pa nastaje gelozna amorfnaali i iz samih bakterija) pa nastaje gelozna amorfnaorganska supstanca.

Shema preobražaja OS :

Pod dejstvom mikroorganizama, u dijagenezi (do oko 30oC) sebiopolimeri (proteini, lipidi, ugljeni hidrati, lignin, kutin, smole)

l ž hid li ( i t O ) i f t ij (b O )razlažu hidrolizom (prisustvo O2) i fermentacijom (bez O2) naproste biomonomere: šećeri, aminokiseline, fenoli, alkoholi,masne kiseline, hidrolizovani lignin i dr.masne kiseline, hidrolizovani lignin i dr.

U dubljim delovima basena (do oko 800 m), očuvani biomonomeri sedalje razlažu i polikondenzacijom grade nove azotne i humusnekomplekse visoke molekulske mase koji su označeni kaogeopolimeri (humin i kerogen). To su složeni azotni i humusnikompleksikompleksi.

Na još većim dubinama (temperaturama) - u katagenezi, dolazi doNa još većim dubinama (temperaturama) u katagenezi, dolazi dotermičke transformacije geopolimera u geomonomere, odnosnokerogena u naftne i kasnije gasne ugljovodonike.

Povoljne depozicione sredine za nastanak Povoljne depozicione sredine za nastanak fosilnih goriva

Kopnena sredina sedimentacije (močvare; jezera: izražena stratifikacija vode, vertikalna sedimentacija, malo O2) – ugljevi (močvare) - uljni šejlovi, nafta i gas (jezera).(močvare) uljni šejlovi, nafta i gas (jezera).

Morska sredina sedimentacije

Okeani: litoral – pl.-oseka, sublitoral– do 180-200 m, batijal– do 1800 Okeani: litoral pl. oseka, sublitoral do 180 200 m, batijal do 1800 m i abisal.

1 Litoral – obalske 1. Litoral obalske močvare -paralski ugljevi.

2. Kontinentalni prag i odsek: prag i odsek: mirni delovi na šelfovima(l t i (lagune, estuari, lokalne depresije) i padine (odseci)

ft lj i – nafta, gas, uljni šejlovi (morski).

Sadržaj kiseonika u okeanima (ml/l)Niske koncentracije ili odsustvo O2 smanjuju razlaganja OS. Sadržaj rastvorenog ki ik di i d 0 5 l/l ( k ič di ) ć t l ž j kiseonika u vodi ispod 0,5 ml/l (anoksična sredina) omogućava taloženje sedimenata sa većim učešćem OS. Sloj vode koji ima tako nizak sadržaj O2nalazi se neposredno ispod eufotične zone. Označava se kao sloj vode sa p p jminimalnim sadržajem kiseonika - OML (“Oxygen Minimum Layer”)

Stvaranje OML je uzrokovano značajnijim trošenjem kiseonika zbog bakterijskograzlaganja ostataka planktona, izdizanja nutricijenata (hladna masa bogata N i P) ka površini cvetanja planktona na površini i trošenja O i ispod te zone P) ka površini, cvetanja planktona na površini i trošenja O2 i ispod te zone. Sadržaj O2 u njemu je manji od 0,5 ml/l što pogoduje stvaranju povoljnih uslova za taloženje matičnih stena za naftu i gas.

3. Sredine sa stajaćom vodom (zatvorena mora / velika jezera) – uljni šejlovi, nafta, gas4. Izolovani i poluizolovani morski baseni - nafta, gas

Model basena sa stajaćom vodom i stratifikacijom po

4. Izolovani i poluizolovani morski baseni nafta, gas

vodom i stratifikacijom po gustini (mora / velika jezera)

– (Green River)(Green River)

Model jako stratifikovanog čbasena sa halistatičkom zonom i

stalnim anoksičnim uslovima (Crno more 20 g soli /l)(Crno more, 20 g soli /l)

Anoksične sredine u izolovanim depresijama

(Santa Barbara, Kalifornija)

Prelazna sredina sedimentacije – delte (ugljevi, nafta, gas). Botomset – MS.

Deltna sedimentacija

4.

OSNOVI GEOLOGIJE OSNOVI GEOLOGIJE ULJNIH ŠEJLOVAULJNIH ŠEJLOVA

TelalginitLamalginit

Bit i it

Hutton, 1991Glavni macerali:Klasifikacija uljnih šejlova:

TERESTRIČNI JEZERSKI MORSKIBituminit

j j j

Kenel ugaljLamozit

Kukerzit

TasmanitTorbanit

as a

MarinitK k it tl đ t l l i it

Kenel ugalj: smeđi do crni uljni šejl, izgrađen od rezina, spora, voskova kutikula V I

Lamozit:svetlo i sivo- smeđ do crn. sa dominacijom lamalginita. V, I, telalginit, bitumen.

Torbanit: crn sa dominacijom

Kukerzit: svetlo smeđ, sa telalginitom od algi Gloeocapsomorpha prisca.

Tasmanit: smeđ do crn, sa telalginitomod jednoćelijskih tasmanitskih algi, voskova, kutikula... V, I. Torbanit: crn, sa dominacijom

telalginita (Botryococcus i sl.). Mala bogata ležišta. V, I.

od jednoćelijskih tasmanitskih algi, nešto lamalginita, V, I.

Marinit: siv do crn sa lamalginitom i bituminitom od morskog fitoplanktona. T l l i it V bit

OS bogata lipidima iz viših kopnenih biljaka

OS bogata lipidima algi iz slatkovodnih, brakičnih ili

slanih jezera OS bogata lipidima morskih algi, akritarhi i dinoflagelata.

Telalginit, V, bitumen.

Kukerzit Estonije

Kenel Ohaja (karbon)

Lamalginit (lamozit i marinit)

Gloeocapsomorpha prisca

Botryococcus (torbanit)

Tasmanit

Tasmanitske algeTasmanitske alge

MORFOLOŠKI TIPOVI ULJNIH ŠEJLOVAMORFOLOŠKI TIPOVI ULJNIH ŠEJLOVA

Karakteristični načini pojavljivanja uljnih šejlova tj njihovi morfološki tipovi su:šejlova, tj. njihovi morfološki tipovi su:

slojeviti– slojeviti– sočivasti

i kli l i– sinklinalni– kalderni

SLOJEVITI TIP

Skoro horizontalni slojevi (ili prvobitno horizontalni), značajnog rasprostranjenja ujednačene debljine ili grupa slojeva sa rasprostranjenja, ujednačene debljine ili grupa slojeva sa proslojcima jalovine.

Veoma je rasprostranjen tip, a nastaje u plitkim depresijama - u mirnoj depozicionoj sredini. Mogu biti naknadno tektonski mirnoj depozicionoj sredini. Mogu biti naknadno tektonski izmenjeni.

Tipični primeri su formacija Irati uljnih šejlova (perm, Brazil) kao i mnoga ležišta ordovicijumskih uljnih šejlova Pribaltika (Estonije, g j j j ( j ,Litvanije, Latvije i Rusije-oko Petrovgrada).

SOČIVASTI TIPSOČIVASTI TIP

K kt i tič j d lt d lt l j i d ij Karakterističan je za delte, deltne lagune, jezera i depresije sa promenjivim režimom akumulacije DOS i mineralne

t supstance.

Veličine sočiva variraju, kako po rasprostranjenju tako i po debljini. Velika raslojenost i složena građa. Izražena j j gheterogenost sastava, kvaliteta i debljine.

SINKLINALNI TIP

Znatno je ređi tip. Slojevi imaju sinklinalni oblik koji je uglavnom predisponiran paleoreljefom basena, tj. g p p p j , juglavnom nastao pre sedimentacije i akumulacije OS (mada mogu biti i sinhrone tektonske strukture).

Padni ugao slojeva dostiže 10-40o, može biti više slojeva, a rasprostranjenje zavisi od veličine struktura.

Tipični primeri su eocensko ležište Fušun (Kina) i formacija p p ( ) j«crnih šejlova» u Uzbekistanu (Dnjeparsko-Donski basen, gornji devon-karbon).

KALDERNI TIP

Najčešće je vezan za više depresija (basena) različitih veličina koje su u međusobnoj vezi Ovaj tip je posledica veličina koje su u međusobnoj vezi. Ovaj tip je posledica laganog spuštanja dna basena (ili izolacije usled izdizanja) i postepenog ispunjavanja morskim jezerskim izdizanja) i postepenog ispunjavanja morskim, jezerskim ili rečnim sedimentima.

L žišt k kt iš t f ij l šć j Ležišta se karakterišu znatnom facijalnom raznovrsnošću jer se morski sedimenti mogu smenjivati sa jezerskim, a ovi

č isa rečnim.Tipičan primer ovog tipa pojavljivanja je formacija Green

River (4 izolovane depresije).

Značajne FORMACIJE ULJNIH ŠEJLOVA FORMACIJE ULJNIH ŠEJLOVA

u svetuu svetu

Najstarija značajna ležišta su donjopaleozojska ležišta Evroazije i serverne Afrike i marinskog su porekla Evroazije i serverne Afrike i marinskog su porekla.

Većina post-devonskih ležišta je jezerskog porekla.

Istorijski, geološki i ekonomski, najznačajnija ležišta uljnih šejlova su u zapadnom SAD, Rusiji, Kongu, Brazilu, Estoniji, ŠŠkotskoj, i Kini.

Najznačajnije formacije:

8 paleozojskih, 2 mezozojske i 2 kenozojske formacije

Glinovito-karbonatne kambrijumske formacije Sibirske platforme (Olenski basen - oblast Jakutsk, Rusija).

• Sedimentacija na platformi u relativno dubljim zonama mora u • Sedimentacija na platformi u relativno dubljim zonama mora, u donjem i srednjem kambrijumu

• P= 500.000 km2

• Prognozne rezerve šejla 300 x 109 t, prinos ulja 5-10 %• Veći broj slojeva uljnih šejlova promenljive debljine (najčešće 0,5

m) TOC 15-25 % sapropelni tip kerogena dominantanm), TOC 15-25 %, sapropelni tip kerogena dominantan

Severna Azija, južna Švedska (Kolm šejl)

Ordovicijumska formacija dikcionemskih uljnih šejlova Pribaltičkog basena (SZ deo Ruske platforme, Estonija – u eksploataciji)basena (SZ deo Ruske platforme, Estonija u eksploataciji)

• Ležišta nastala u plitkim zalivima epikontinentlnog mora u donjem ordovicijumu i sadrže ostatke dendroidskog graptolita – Dictyonemaordovicijumu i sadrže ostatke dendroidskog graptolita – Dictyonema(graptolit verovatno planktonskog tipa)

• Prostiru se na oko 12.000 km2

• Prognozne rezerve šejla čak 600 x 109 t • Prinos ulja samo 2-4 %• Ležište homoklinalnog (platformnog) tipa

sa padnim uglom 10-15o

• Dubina oko 300 m (Estonija) i • Dubina oko 300 m (Estonija) i 100 m (Petrovgrad)

• Debljina slojeva 4-8 mDebljina slojeva 4 8 m• Sapropelni tip kerogena

• Osim Estonije: ostrvo Southampton (Hudson Bay, Kanada)

Ordovicijumska karbonatno-kukerzitna formacija Pribaltičkog basena (južni delovi Baltičkog štita)

• Plitko epikontinentalno more Ruske platforme u srednjem ordovicijumu depresije u oblasti šelfa na dekametarskoj ordovicijumu, depresije u oblasti šelfa na dekametarskoj dubini - u vreme maksimalne transgresije

• Najpoznatija ležišta takođe u Estoniji (zap.jp j j ( pdeo Pribaltičkog basena) i kod Petrovgrada.

• Površina preko 100.000 km2

• Rezerve kukerzitskog šejla oko 24 x 109 t, TOC 20–55 %• Prinos ulja čak 13 - 40 % (ali sa preko 20 % fenola)

V liki b j (d 30) l j lj ih š jl i li iti • Veliki broj (do 30) slojeva uljnih šejlova u smeni sa glinovitim krečnjacima, laporovitim dolomitima i bituminoznim glinama

• Debljina horizonta od 5 do 35 m (od zapada ka istoku). Debljina horizonta od 5 do 35 m (od zapada ka istoku). • Sapropelni kerogen, skoro isključivo od ostataka algi

Gloeocapsomorpha prisca (telalginit) uzorak

Pribaltički basen (kukerziti donjeg i srednjeg ordovicijuma)srednjeg ordovicijuma)

Devonska glinovito-karbonatna formacija istočnog dela Ruske platforme (Timen-Černišev-Južni Ural)

• Plitkovodne morske sredine platforme i depresija Urala p p j• Heterogen litološki sastav (krečnjaci, lapori, gline, peščari, argiliti,

bituminozne gline).• Površina oko 100 000 km2• Površina oko 100.000 km2

• Prognozne rezerve kvalitetnog šejla do 400 x 109 t• Prinos ulja 5 – 15 % (retko do 30 %)• Debljina serije sa uljnim šejlovima 10 – 75 m (veći broj slojeva debljine

0.1–2.2 m)• Ugljevito-sapropelni tip kerogena• Ugljevito-sapropelni tip kerogena• TOC 10-30 %

• Još i u istočnom SAD (Ohajo i Antrim šejlovi), Engleskoj, Francuskoj, Poljskoj, Brazilu (Curua formacija), Peruu, Boliviji, itd.

Gornjodevonsko-donjokarbonska formacija “crnih šejlova” SAD (Anadarko Permski basen) i Kanade (Alberta)(Anadarko, Permski basen) i Kanade (Alberta)

• Nastala u vreme gornjeg devona i donjeg karbona, u morskiml i lik j i kli i ž j S Juslovima u velikoj sineklizi pravca pružanja S-J

• Površina oko 725.000 km2

• Rezerve se procenjuju na 1010 t • Rezerve se procenjuju na 1010 t • Prinos ulja 4-10 %• Krečnjaci uljni šejlovi (sloj 17 m) i ugljevi• Krečnjaci, uljni šejlovi (sloj 17 m) i ugljevi• Karakteristična crna boja• TOC 5 – 25 %• TOC 5 – 25 %• Humusno-bituminozni tip OS, sa dosta urana

• Javljaju se slične formacije kao matične stene i u Ural-Volga i • Javljaju se slične formacije kao matične stene i u Ural-Volga i Dnjeparsko-Donskom basenu.

Karbon: Škotska (oblast Midlothian Midlend dolina) bila Karbon: Škotska (oblast Midlothian – Midlend dolina) – bila u eksploataciji, New Brunswick (Kanada - Albert formacija)formacija)

Debljina serije sa uljnim šejlovima u oblasti Edinburga iznosi oko 800 m. U samoj seriji ima 9 horizonata, a u svakom od njih oko 800 m. U samoj seriji ima 9 horizonata, a u svakom od njih više slojeva (do 5) uljnih šejlova, deblijne od 0,2 do 6 m. Uljne šejlove karakteriše tanka slojevitost, puno algalnog materijala i ostataka viših biljaka.

Gornjokarbonsko- donjopermska formacija torbanita Australije (Novi Južni Vels i Kvinslend) - «kerozinski šejl»(Novi Južni Vels i Kvinslend) «kerozinski šejl»

• Nastala u Tasmanskoj depresiji • Argiliti i alevroliti sa sapropelnim kerogenom i čestim bočnim

prelazima u ugalj• Veliki broj ležišta najčešće sočivastog oblika• Veliki broj ležišta, najčešće sočivastog oblika• Brojni ostaci algi tipa Botryococcus braunii, kao i retki ostaci mikrinita,

spora, kutikula i smolnih telašaca• Procenjene rezerve ulja 11 x 106 t• Prinos ulja je i preko 50 % (100-600 l /t !)

• Još u Kazahstanu (Kenderlyk šejl), Španiji (Puertollano formacija) i J ž j Af i i (E l f ij )Južnoj Africi (Ermelo formacija)

Permski uljni šejlovi Irati formacije (Brazil) • U eksploataciji• Razvijeni u faciji argilita nastalih na platformi, u jezerskoj sredini i

epikontinentalnom moru niskog saliniteta epikontinentalnom moru niskog saliniteta. • Jasno izražena ciklična sedimentacija• Prosečna ukupna debljina perma 500-700 m. Rasprostranjenje Prosečna ukupna debljina perma 500 700 m. Rasprostranjenje

izdanka u obliku slova «S».• Uljni šejlovi su slojevitog tipa, a ima i do 80 slojeva (debljine do 9m). • Velika površina, rezerve šejla oko 1200 x 109 t, ulja 11,5 Bt.• Prinos ulja 6 – 12 %

TOC 20 30 %• TOC 20-30 %• Sapropelno-humusni kerogen

• Još i u Francuskoj (Autun) i Tasmaniji (tasmanit)uzorak

Irati uljni šejlovi (Brazil)Irati uljni šejlovi (Brazil)

Lijaska formacija uljnih škriljaca Zapadne Evrope (donja jura)

• Veliko rasprostranjenje – od Portugalije do Skandinavije – u priobalnim delovima mora na paleozojskoj platformipriobalnim delovima mora na paleozojskoj platformi

• Debljina slojeva varira od par cm do 2 m, retko preko 5 m• Broj slojeva od 1 do 15 bez ujednačenosti debljina• Broj slojeva od 1 do 15, bez ujednačenosti debljina• Ponekad zajedno sa kamenim ugljem

Sapropelni i humusno sapropelni kerogen• Sapropelni i humusno-sapropelni kerogen• TOC 10-20 %

R lj j k 250 106 t i lj j • Rezerve ulja procenjene na oko 250 x 106 t, a prinos ulja je 3-15 %

Francuska (Crevenay) Nemačka (Meselski šejlovi) RusijaFrancuska (Crevenay), Nemačka (Meselski šejlovi), Rusija(Kaspijska formacija), Argentina (Neuquen)

Gornjojurska formacija basena Volge• Istočni delovi Ruske platforme - od Belog mora do Kaspijskog stoč de o us e p at o e od e og o a do asp js og

jezera. • Površina preko 350.000 km2

• Velike sineklize i depresije – morski uslovi sa niskim salinitetom i redukcionim uslovima. Č• Česte promene facija i ritmova, gotovo horizontalni slojevi

• Sapropelne gline deminiraju, zatim krečnjak i lapor1 30 l j l d blji (0 3 3 k 5 )• 1-30 slojeva male debljine (0,3 – 3 m, retko 5 m)

• Često jako karbonatni uljni šejlovi (nepovoljno) P lj ih š jl k 500 109 t lj k • Prognozne rezerve uljnih šejlova su preko 500 x 109 t, a ulja oko 45 x 109 t (9 %)

• TOC 20-40 %• TOC 20-40 %Još i na Severnoj Aljasci (tasmaniti), u Angoli, Brazilu (Alagoas) i

Sibiru (Irkutsk)

Eocenska «Green River» formacija, SAD• Veliko rasprostranjenje (Vajoming, Juta, Kolorado) - u eksploatacijip j j ( j g, , ) p j• Stvaranje velikih jezera nastupilo je usled značajne regresije mora

koja se na većem prostoru SAD odrazila krajem paleocena. Četiri izdvojena basena ukupne površine od oko 42.000. km2. j p p

• Sapropelno-humusni tip (lamozitni tip šejlova – izražena cepljivost), litološki: cepljivi bituminozni krečnjak poznat po fosilnim ostacima riba.

• TOC 8 – 50 %, ali neravnomeran raspored u mineralnoj osnovi%, p j• Najpoznatiji sloj je izdanjujući Mahogany Ledge (25 m) u kome

kerogen potiče od modro-zelenih algi. Daje oko 250-300 l/t. • Procenjene rezerve šejla 1200 x 109 t (preko 50% bilansnih svetskih Procenjene rezerve šejla 1200 x 10 t (preko 50% bilansnih svetskih

rezervi), a ulja oko 213 Bt.• Prinos ulja 3 – 15 %• Nešto su otpustili i prirodnim putem (manja ležišta nafte u Uinta • Nešto su otpustili i prirodnim putem (manja ležišta nafte u Uinta

basenu, Juta)

Izrael; Rajnski graben (Messel) Kina (Fušun blizu granice s Korejom) u Izrael; Rajnski graben (Messel), Kina (Fušun – blizu granice s Korejom)- u eksploataciji, istočni Kvinslend (Rundle šejl), Argentina (Foyel, zapadni Čubut), Južno Ostrvo Novog Zelanda, Francuska (Aix-en-Provence)

uzorak

Green River shale

Green Ri River

formacija formacija (SAD)

Ležište Fušun (Kina)Ležište Fušun (Kina)

Neogen: Srbija (Aleksinac Vranje i dr ) Neogen: Srbija (Aleksinac, Vranje i dr.), Brazil (Tremembe), Tajland

RESURSI I REZERVE ULJNIH ŠEJLOVA U SVETU I SRBIJI

STRATIGRAFSKA DISTRIBUCIJA ULJNIH ŠEJLOVA U SVETUŠEJLOVA U SVETU

Paleozoik36%

Kenozoik55%

MezozoikMezozoik9%

Resursi ulja (in-place shale oil) – top10 (96 %)

1. SAD – 300 Bt ( preko 70 % !)2 Rusija – 35 Bt2. Rusija – 35 Bt3. Kongo – 14 Bt4 Brazil 11 5 Bt4. Brazil – 11,5 Bt5. Italija – 10,5 Bt (Sicilija 9 Bt)6. Maroko – 8 Bt7. Australija – 4,5 Bt8. Jordan – 4 Bt9. Estonija – 2,5 Bt Ukupno svet: 450 x 109 tj ,10. Kina – 2,5 Bt

Izvor: USGS, 2005

p

Distribucija procenjenih pridobivih resursa nafte iz uljnih šejlova u svetu (u 109 t). j ( )

www.enefit.com (Estonia)

Proizvodnja uljnog šejla (Mt) do 2010

Allix & Burnham, 2010

• Smatra se da minimalni sadržaj ulja od 50-60 l/tobezbeđuje ekonomičnu površinsku eksploataciju.

• U SAD-u se za uljne šejlove Green River formacije uzima vrednost od oko 120 l/t; za uljne šejlove Irati formacije u vrednost od oko 120 l/t; za uljne šejlove Irati formacije u Brazilu to su vrednosti ispod 100 l/t, a za kukerziteEstonije granica ekonomičnosti je pri 100 l/t ulja.Estonije granica ekonomičnosti je pri 100 l/t ulja.

Ak ih t d ti k ič ti • Ako se prihvate ove vrednosti za ocenu ekonomičnosti ležišta, svetske rezerve sintetičke nafte iz uljnih šejlova iznose oko 150 x 109 t.

Distribucija svetskih rezervi kerogenskog ulja

Evropa5% Azija

12%

Afrika

Juž. Amerika20%

Afrika5%

Australija5%5%

Sev. Amerika53%

ULJNI ŠEJLOVI SRBIJE

• Značajne pojave, nalazišta i perspektivna ležišta uljnih šejlova nalaze se u niškom zaječarskom južnomoravskom kraljevačkomnalaze se u niškom, zaječarskom, južnomoravskom, kraljevačkomi podrinjsko-kolubarskom regionu.

• Geneza uljnih šejlova je u vezi sa postojanjem tercijarnih jezerskih depozicionih sredina koje su postojale od j p j p jpaleogena do miocena.

• Resursi uljnih šejlova Srbije iznose oko 5,4 109 t, a uz optimalnutehnologiju retortovanja, ocenjuje se da prognozne rezerve sirovog ulja iznose oko 150 x 106 t.

Tertiary lacustrine oil shale -lamositelamositeKerogen: type I and II, mostly <10 %Maturity: generally < 0,45 % RrOil yield (Fischer assay): mostly Oil yield (Fischer assay): mostly below 5 %Estimated reserves: ~ 5 Bt of shale

Significant deposit - Aleksinac :

Area 20 km2, 2 layers (20 and 75 m)20 - 25 % kerogenOil yield: 10 - 12 % (90 l / t; 400 m3

f / )of gas / t) Reserves: 2.1 Bt of oil shaleIn-place shale oil : 210 Mt

Najstariji su paleogeni uljni šejlovi Jugoistočne Srbije (uzani pojas Srbije (uzani pojas Knjaževac-Pirot) – gde se nalaze u seriji laporaca, glinaca i peščara u jednom uzanom pojasu dužine oko 20 km i male širine (nekoliko stotina m) (nekoliko stotina m).

• Nalaze se u d j l ti neposrednoj povlati

ugljenog sloja.

P lji i • Promenljivi organogeno-mineralni kompleksi, lošijeg kvaliteta i malog prinosa ulja prinosa ulja.

• Uljni šejlovi Vranjskog basena su vezani za seriju čija je starost određena kao oligocen-donji miocen. Odlikuju se laminiranom makro- i mikro-teksturom. g j jTamnije lamine su obično bogatije OM. Sapropelno-algalni kerogen (lamalginit). Lamoziti stvarani u jako redukcionim uslovima jezera, sa mogućnošću određenog marinskog uticaja.

• Uljni šejlovi Čačansko-Kraljevačkog basena su tanko listasti šejlovi donjeg miocena koji se nalaze u seriji laporovitih krečnjaka i laporaca. Jednorodni šejlovi tamne boje ali sa karakterističnom trakastom (laminiranom) mikroteksturom tamne boje, ali sa karakterističnom trakastom (laminiranom) mikroteksturom.

• Uljni šejlovi Kruševačkog basena nalaze se u okviru Trsteničke serije donjeg miocena u čiji sastav ulaze konglomerati peščari alevroliti i laporci Debljina ove miocena u čiji sastav ulaze konglomerati, peščari, alevroliti i laporci. Debljina ove serije iznosi oko 200 m. Dominira sapropelna amorfna OS (60 %) koja je intimno srasla sa mineralnom materijom, ali ima i do 30 % humusne OM.

• Uljni šejlovi Valjevsko-Mioničkog basena – verovatno sarmatske starosti («belostenska serija»). OS je akumulirana u trakama ili laminama različitih debljina i boja. Karakteristične laminacije ukazuju da su stvarani u jezerskoj j j j j j jsredini i to u njenim srazmerno dubljim i mirnijim delovima. Veliki broj algi je dobro očuvan (u prvom redu Botryococcus). OM prisutna i u svetlijim partijama.

• Ležište uljnih šejlova Aleksinac zauzima istočni deo Moravskog tercijarnog basena. Uljni šejlovi se nalaze u okviru donjomiocenske serije debljine preko 800 m, koju izgrađuju glinci, donjomiocenske serije debljine preko 800 m, koju izgrađuju glinci, finozrni peščari i slojevi uljnih šejlova, izdvajaju se:

• podinski uljni šejlovi sa tri paketa slojeva ukupne debljine oko 15-j j j j20 m

• glavni ugljeni sloj debljine 2-6 m, mestimično i do 15 m, i • povlatni paket uljnih šejlova debljine 60-100 m• Uljni šejlovi pripadaju tipu lamozita – tj. dominira sapropelni j j p p j p j p p

kerogen (80 %) sa karakterističnom laminiranom mikroteksturom. • Slični su šejlovima formacije «Green River» (SAD) i tercijarnim

š jl i i t č A t lij (l žišt R dl i C d ) N t li šejlovima istočne Australije (ležišta Rundle i Condor). Nastali su u jezerskoj sredini sa manjom cirkulacijom vode i pri jako izraženim redukcionim uslovima. Česte su impregnacije geloznog pirita p g j g g p(framboidalni pirit), kao i rutila i cirkona što sve ukazuje na redukcione uslove.

Ležište “Aleksinac”

Vranjski basenjVRAWSKI BASEN

Strukturni geol o{ ki prof i l kroz nal azi { te uqni h { kri qaca Poqani ca (po M.Novkovi }u, 1981)

Gol emo sel o

potok Senka

SZBaqkovac

700,0 685,0Vl asa~ki ri d

Vl aseJI

l k k700,0potok Senka Vl asa~ka reka600,0

500,0

400,0

300,0

200,0

100,0Legendag

Povl atni gl i nci i al evrol i t i

Paket i uqni h { kri qaca

T f i { i i k i

Rased

Tuf ozni pe{ ~ar i i kre~waci

Kongl omerat i i pe{ ~ari

Kri stal ast i { kri qci

0 500 m

5.

OSNOVI GEOLOGIJENAFTE, GASA

I NAFTNIH PESKOVA

POREKLO NAFTE I GASA

Molekuli ugljovodonika :

• Koji organizmi ih imaju ?Odgovor: Nijedan !

- Teorije i hipoteze o nastanku nafte -

HIPOTEZE O NEORGANSKOM POREKLU NAFTE :

• Hipoteze o mineralnom poreklu (Berthelot, 1866; M d lj j 1877) N k i t d bi i Mendeljejev, 1877). Neorganska sinteza u dubini Zemlje (karbidi metala i voda), te naknadna k d ij lj d ič ih ft kondenzacija ugljovodoničnih para u naftu.

• Hipoteza o kosmičkom poreklu (Sokolov, 1890). Metan u meteoritima i atmosferi Urana, Neptuna i , pPlutona.

• Mnogi organizmi, međutim, daju ovakve molekule :molekule :

• Masne kiselineki l kt• Dominantni prekursor: morski plankton

TEORIJE O ORGANSKOM POREKLU NAFTE:Zoogeno poreklo: ribe, mekušci, foraminiferi,

radiolarije i drradiolarije i dr.

Fitogeno poreklo: niže biljke (alge)g p j ( g )

TEORIJA O ZOOGENOM I FITOGENOM POREKLU

99 % nafte se nalazi u sedimentnim stenama

Vodene sredine su bogate fosfornim i azotnim jedinjenjima kojaomogućavaju bogatu primarnu bioprodukciju različitih organizama.Ovi organizmi sadrže proteine, ugljene hidrate, lipide i lipoide kojisu najznačajniji izvorni materijal za stvaranje nafte.

GLAVNI PREKURSORI: GLAVNI PREKURSORI:

Fito- i zooplankton, alge, bakterije i ostaci viših biljaka.

Glavni geološki dokazi: povezanost sa sedimentima, korelativnost sa periodima maksimalne bioprodukcije, p p j ,temperature generisanja (preko 60-100 oC)

Glavni geohemijski dokazi: Porfirini i azot

U nafti se nalaze jedinjenja koja su veoma slična organskim

Glavni geohemijski dokazi: Porfirini i azot

U nafti se nalaze jedinjenja koja su veoma slična organskim materijama biljnih i životinjskih ćelija. Posebno su karakterističnikompleksi porfirinakompleksi porfirina.

Porfirini se stvaraju od hemoglobina iz krvi životinja ili od Porfirini se stvaraju od hemoglobina iz krvi životinja ili od hlorofila nižih biljaka (alge). Biljni porfirini su češći u odnosu na porfirine životinjskog porekla, što se verovatno može tumačiti p j g pznačajnijim učešćem algalnog materijala u genezi nafte.

GLAVNI PREKURSORI UGLJOVODONIKA:

Fitoplankton

Zooplankton

Algeg

BakterijeBakterije

Ostaci viših biljakaOstaci viših biljaka

OSNOVNI POJMOVI U GEOLOGIJI NAFTENAFTE:

• Kerogen i matične steneKerogen i matične stene• Migracija nafte i gasa• Prirodni rezervoari

R t• Rezervoar stene• Zaštitne steneZaštitne stene• Ležišta • Nalazišta i polja

TIPOVI KEROGENATIPOVI KEROGENA

Planktonski organimi (niže biljke – alge i protozoe) bogati lipidima i proteinima. Jezerski i morski sedimenti. g p p

H:C > 1,5, puno azota, O:C < 0.1.

“Naftni kerogen” koji daje oko 90 % nafte i 10 % gasa.

Morski sedimenti, najčešći tip. Fitoplankton, bakterije, ostaci kopnenih biljaka. Atomski H:C odnos 1,3-1,5, često puno sumpora, a atomski O:C odnos 0,09-0,20.

“Naftno-gasni tip” - prosečno daje 70 % nafte i 30 % gasa.

Priobalska sedimentacija (delte, jezera, mora). Ligno-celulozni delovi viših kopnenih biljaka. Atomski H:C odnosi uglavnom manji od 1,0 a O:C 0,12 - 0,20.

“Gasni tip” – uglavnom produkuje gas

MATIČNE STENE ZA NAFTU I GASMATIČNE STENE ZA NAFTU I GAS

Glinovito laporoviti ili krečnjački sedimenti sa • Glinovito-laporoviti ili krečnjački sedimenti sa povišenim primarnim sadržajem organske supstance (TOC preko 0,5-1,0 mas. %) koji pod povoljnim termičkim uslovima (> 80-120 oC) p j ( )generišu naftu i gas.

PROMENE TOC TOKOM MATURACIJEMATURACIJE

Karakteristike matičnih stena:

• Finozrni habitus (šejlovi, krečnjaci)

• Uglavnom tamna boja

• Zrele sadrže i veće količine bitumena (“mikro-nafta”)nafta )

R di kti t i iti ij• Radioaktivnost, piritizacija

Potencijalne matične stene: sedimenti sapovoljnim tipom i količinom kerogena koji mogup j p g j ggenerisati naftu i/ili gas pri zadovoljavajućojtemperaturi i pritisku.p p

Efektivne matične stene: matične stene koje seEfektivne matične stene: matične stene koje senalaze na stadijumu katageneze, tj. nastadijumu generisanja ugljovodonikastadijumu generisanja ugljovodonika.

Prezrele matične stene: matične stene koje suprošle stadijum metageneze i zahvaćene sup j gmetamorfnim promenama.

Trap TrapTrap Trap pTrap

Overburden

SealEssential elements f t l t

Reservoir

Source

of petroleum system

UnderburdenPetroleum accumulation

Top of oil window

Bottom of oil windowBottom of oil window

Uobičajne debljine matičnih stena

KVALITET POTENCIJALNIH MATIČNIH KVALITET POTENCIJALNIH MATIČNIH STENA

loš (ispod 0,5 mas.% TOC)srednji (0,5 - 1,0 mas.% TOC)dobar (1,0 - 2,0 mas.% TOC)dobar (1,0 2,0 mas.% TOC)odličan (preko 2,0 mas.% TOC)

K lit t MS j d đ k liči ti i Kvalitet MS je određen količinom, tipom i produktivnošću kerogena.

Kvalitetne MS se odlikuju velikim sadržajem a tet e S se od uju e sad ajeTOC, kerogenom tipa I i II, a samo retko tipom

III III.

S C Č SDISTRIBUCIJA MATIČNIH STENA U VREMENU I PROSTORUU VREMENU I PROSTORU

Klemme & Ulmishek, 1991

SILUROko 75 % sedimenata marinskog porekla.Oko 40 % sedimenata su MS prvenstveno taložene na Oko 40 % sedimenata su MS, prvenstveno taložene na severnom obodu Gondvane.Skoro 2/3 metamorfisano i deformisane tokom Hercinske orogeneze (C-P).Graptolitski šejlovi sa kerogenom tipa II.U l d b j l d l (85%)Usled brzog prezrevanja uglavnom dale gas (85%)Persijski zaliv, Alžir, USA (Anadarko, Permski, j , , ( , ,Mičigenski basen).

Klemme & Ulmishek, 1991

LEGENDA:

Klemme & Ulmishek, 1991

GORNJI DEVON-TURNEJPreko 50 % marinskih sedimenata, a oko 20 % su MS. Metamorfisana 1/3. Metamorfisana 1/3.

Većina taložena na Severno-američkoj i Ruskoj platformi

Glinci laporci i krečnjaci bogati OM facija “crnih Glinci, laporci i krečnjaci bogati OM, facija crnih šejlova”, dominacija kerogena tipa II

Glavni baseni sa UV ovog porekla: Ural-Volga, Alberta (Kanada), Anadarko, Permski, Dnjeparsko-Donski( ) j p

Klemme & Ulmishek, 1991

GORNJI KARBON – DONJI PERMIzražena regresija mora, sve sredine podjednako

zastupljene.p j

Platforme više nisu dominantne već riftni i foredeep baseni.

Kerogen tipa III postaje značajan u genezi UV, a zastupljen sa preko 50 % (ne i zreo svuda). Generisao preko 20 % UV – samo gas. Kerogen tipa II takođe generisao više gasa, što je uzrokovalo dominaciju gasa (2/3). Osim toga, intenzivno evaporitsko razviće u permu zaslužno je za intenzivno evaporitsko razviće u permu zaslužno je za akumulaciju oko 60 % rezervi ovog porekla (ZS).

Glavni baseni sa UV ovog porekla: Anadarko, Permski, Severnog mora, Kaspijsko jezero.

Klemme & Ulmishek, 1991

GORNJA JURAVelika transgresija, 2/3 marinskih sedimenata. MS oko 27 % taložene u dubokovodnim uslovima na MS oko 27 %, taložene u dubokovodnim uslovima, na svim geogr. Širinima.Preko ¾ su matične stene s kerogenom tipa II, a tip III uglavnom samo na severnom polu i većim geogr. širinima. Njihovo odsustvo u ekvator. Području verovatno posledica aridne klime, a na koju ukazuje i razviće evaporita (Sr. Istok, Rocky Mnts., Alpi).Persijski zaliv Zapadno Sibirski Meksički zaliv Persijski zaliv, Zapadno Sibirski, Meksički zaliv, Severno more.

Klemme & Ulmishek, 1991

“SREDNJA” KREDANajznačajniji period. Velika transgresija koja kulminira u turonu, sa dubokim prodorom mora na kontinente. u turonu, sa dubokim prodorom mora na kontinente. Dominiraju marinske i prelazne sredine. MS 27 % k lik ši di t ij MS na 27 % ovako velike površine sedimentacije. Osim kerogena tipa I (Kina) i II (Tetis), tip III zastupljen g p ( ) ( ), p p jsa preko 50%, posebno na većim geogr. širinama (Zap. Sibirski i Alberta). ( p )Glavni baseni sa kerogenom tipa II: Persijski zaliv, Marakaibo Orinoko Meksički zaliv Marakaibo, Orinoko, Meksički zaliv

Klemme & Ulmishek, 1991

OLIGOCEN-MIOCENPeriod regresije sa malom depozicionom površinom. Marinski sedimenti uglavnom samo na uskim Marinski sedimenti uglavnom samo na uskim šelfovima i u obodnim morima. D i i j MS k ti III (84%) Dominiraju MS sa kerogenom tipa III (84%) obrazovane u deltnim basenima. Tip I u riftnim b i i t č Ki i i l č i b i basenima istočne Kine i izalučnim basenima Indonezije; tip II u nekim foredeep basenima i ift i k ti t l i b di riftovima na kontinentalnim obodima.

Velika disperzija rezervi u većem broju basena. p j jGlavni baseni: Misisipi delta i Niger delta

Klemme & Ulmishek, 1991

Klemme & Ulmishek, 1991

Distribucija Distribucija rezervi prema

tipovima basena basena

GENERISANJE NAFTE I GASA• Proces transformacije kerogena matičnih stena

u tečne i gasovite ugljovodonike usled porasta u tečne i gasovite ugljovodonike usled porasta temperature u odgovarajućem vremenskom

i d periodu. • Rezultat je velikog broja hemijskih reakcija koje j g j j j j

se odvijaju po osnovnim načelima hemijske kinetike u stadijumu katageneze i metageneze kinetike u stadijumu katageneze i metageneze organske supstance.

DIJAGENEZA, KATEGENEZA, METAGENEZA

• U dijagenezi (do 60-100oC) nastaje kerogen (kasna kerogen (kasna dijageneza), a od UV se stvara samo bakterijski metanbakterijski metan(“dijagenetski metan”). On nastaje pre kerogena - u pre kerogena - u ranoj dijagenezi pod dejstvom anaerobnih anaerobnih bakterija. U malim količinama stvaraju

C C se C2-C14 . • Mikrobiološko i

hemijsko razlaganje j g jOS.

• U katagenezi (najčešće od 100-120 do 160 oC) termičkom transformacijom kerogena nastaju svi ugljovodonici - C1-C40. Prvo nastaju teške frakcije nafte, a potom lakše i termogenetski gas. j j p g gZona stvaranja nafte - NAFTNI PROZOR (“oil window”) i deo “gasnog prozora”.

• U metagenezi se nastavlja “gasni prozor”, a do ~250oC se još g j g p , jstvara i opstaje samo metan.

Arenijusova jednačina hemijske kinetike:

k = A exp - (E / RT)

j j j

k = A exp ( )

k – konstanta brzine reakcije (1/s)

A – Arenijusov frekventni faktor (1/s)A Arenijusov frekventni faktor (1/s)

E – aktivaciona energija (kcal/mol)

R – gasna konstanta (1,987 x 10-3 kcal/mol/oK)

T – temperatura (oK)p ( )

Prvobitna distribucija aktivacionih aktivacionih

energija transformacije tri

osnovna tipa osnovna tipa kerogena u lj d ikugljovodonike

(Tissot & Espitalié, 1975).

AKerogen tipa I (Green River shale)

Eocen, SAD

A = 2,7 x 1016/min

0 70 HI = 900 mgHC\gTOC

0 50

0.60

0.70

e (d

.j.)

HI 900 mgHC\gTOC

0.40

0.50

sfor

mac

ije

0.20

0.30

pen

trans

f

0.00

0.10

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

Step

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

E (kcal/mol)

BKerogen tipa II (Donjotoarski šejl)

Donja jura, Evropag p ( j j )

A = 1,1 x 1016/min

0 45 HI = 630 mgHC\gTOC

0.350.400.45

e (d

.j.)

HI 630 mgHC\gTOC

0.250.300.35

form

acije

0.100.150.20

pen

trans

f

0.000.050.10

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

Step

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

E (kcal/mol)

CKerogen tipa III (Indonezijski ugalj)

MiocenKerogen tipa III (Indonezijski ugalj)

A = 5,9 x 1015 /min

HI = 250 mgHC\gTOC

0 300.350.40

(d.j.

)

HI = 250 mgHC\gTOC

0 200.250.30

form

acije

0.100.150.20

pen

trans

f

0.000.05

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

Step

40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

E (kcal/mol)

0 60

Krekovanje naftePočetni potencijal = 456 mg gasa /g nafte

0.50

0.60 p j g g gA = 6,69 x 1017 /min

0.40

cije

(d.j.

)

0.30

ansf

orm

ac

0.20

Step

en tr

a

0 00

0.10

S

0.0040 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

E (kcal/mol)

Tip Reakcija Primeri

E (kJ/m

ol)

E (kcal/m

ol)

A (1/Ma)

Sorg(mas.

%)

I A brza Grin River, Kolorado

194 46,3 1,010 x1025

2,2

I B d j G i Ri 219 52 3 8 870 1 3I B srednja Grin River, Juta

219 52,3 8,870 x

10261,3

I C spora Grin River, Vajoming

269 64,2 7,480 x

10301,4

Vajoming 1030

II A brza Moterej, Kalifornija

143,5 34,3 7,017 x

102011

jII B srednja-

brzaFosforija, Vajoming

178,7 42,7 4,223 x

10259

II C srednja Alum, Skandinavija

201,3 48 1,546 x

10257,4

II D spora Vudford, 218,3 52,1 5,656 x 5,4Oklahoma 1026

III srednja Tent, Kanada 230 54,9 3,980 x

1027-

GENERISANJE NAFTE PRI MALIM BRZINAMA ZAGREVANJA2,5 o / 100 m

tip II tipovi I i III

Hunt, 1996

GENERISANJE NAFTE PRI VELIKIM BRZINAMA ZAGREVANJA

4,5 o / 100 m,

tip II tipovi I i III

Hunt, 1996

GENERISANJE GASOVA s porastom temperature, u zavisnosti od tipa OSp

8 “molekularnih” tipova kerogena

(Tegelaar & Noble, 1994)

Faktori koji utiču na temperaturu i j lj d ikgenerisanje ugljovodonika

• Priroda kerogena (tip kerogena, molekularna građa)• Brzina zagrevanja• Brzina zagrevanja• Pritisak

Transformacija labilnog (A) i

termički termički stabilnijeg (B)

kerogena u kerogena u ugljovodonike u

i ti d zavisnosti od temperature i

brzine geološkog g gzagrevanja

d k li it

Refleksija vitrinita (% Rr)

desmokolinit

vitrinit Disperzna OS u steni

1-inertinit, 2-pirit, 3 - vitrinit

Ugalj

Različiti odnosi generisanja nafte i refleksije vitrinita

Nadpritisci mogu da utiču kako na refleksiju, tako i na generisanje UV

MIGRACIJA NAFTE I GASA6.

Kretanje generisanih ugljovodonika kroz Zemljinu koru u i ižih iti k (k ši i) pravcima nižih pritisaka (ka površini).

Kao što je za stvaranje matičnih stena ključni faktor sadržaj Kao što je za stvaranje matičnih stena ključni faktor sadržaj kiseonika, ili za proces generisanja ugljovodonika temperatura, za migraciju nafte i gasa presudni značaj imaju pritisci

R lik j

za migraciju nafte i gasa presudni značaj imaju pritisci.

• Primarna migracija• Sekundarna migracija

Razlikuju se:

• Sekundarna migracija• Tercijarna migracija

PRIMARNA MIGRACIJA

Kretanje ugljovodonika kroz matičnu stenu (intramigracija) i Kretanje ugljovodonika kroz matičnu stenu (intramigracija) i njihovo istiskivanje tj. oslobadjanje (ekspulzija).

• Može biti naviše i naniže (ali uvek ka nižem P)• Dugotrajan proces (~ 1 mil god ) uglavnom na dubinama • Dugotrajan proces (~ 1 mil. god.) , uglavnom na dubinama

preko 2000 m (mala poroznost)Prosečna efikasnost istiski anja nafte je oko 50 %• Prosečna efikasnost istiskivanja nafte je oko 50 %

MEHANIZAM PRIMARNE MIGRACIJE

• U vodenoj fazi (rastvor ? emulzija ? kapi i globule)Ranije razmatrane hipoteze o mehanizmu primarne migracije:• U vodenoj fazi (rastvor ?, emulzija ?, kapi i globule)• U naftnoj fazi (bez istiskivanja sa vodom)• U gasnoj fazi (?)

* * ISTISKIVANJE KOMPAKCIJOM u naftnoj faziStvaranje mikrofraktura usled natpritisaka (dostizanje St a a je o a tu a us ed atp t sa a (dost a je

pritiska frakturacije)

N t iti i l di t t j i Natpritisci su posledica promene agregatnog stanja i porasta zapremine organske supstance

Transformacija iz čvrstog u tečno stanje (kerogena u naftu i gas)

Nastanak vertikalnih mikrofraktura usled dostizanja jpritiska frakturacije u matičnoj steni pri generisanju nafte

SEKUNDARNA MIGRACIJAMigracija ugljovodonika kroz prirodne rezervoare i duž propusnih površi (rasedi, površi slojevitosti i dr.) u pravcu smanjenog pritiska (naviše).

Sekundarna migracija nafte i gasa se u povoljnim Sekundarna migracija nafte i gasa se u povoljnim slučajevima završavala akumuliranjem u zamke tj. ležišta, dok su u slučaju nedostatka odgovarajućih barijera na svom dok su u slučaju nedostatka odgovarajućih barijera na svom putu ka površini ugljovodonici isticali iz basena bez stvaranja akumualcijaakumualcija.

Proces sekundarne migracije je izuzetno važno sagledati u basenu, kako bi se mogli predvideti pravci, tj. putevi migracije i zone njihovog akumuliranja.

Osnovni mehanizam sekundarne migracije počiva na fizičkom

Mehanizam sekundarne migracije

Osnovni mehanizam sekundarne migracije počiva na fizičkom zakonu da se fluidi u Zemljinoj kori kreću iz zona sa višim pritiscima ka zonama sa nižim pritiscima. Pri kretanju naviše i akumuliranju u ležišta, nafta i gas po pravilu nisu praćeni tokom vode, već se kreću u posebnoj fazi.

Sedimentni baseni, posmatrani u celini, nikad nemaju veliko prosečno zasićenje pora naftom i gasom već vodom Regionalni prosečno zasićenje pora naftom i gasom, već vodom. Regionalni gradijenti pritiska u basenu stoga pokreću samo vodu (hidrodinamički tok), budući da je u tim razmerama ona jedina kontinuirana tj. ) j j jpovezana fluidna faza. Kada dođe do istiskivanja ugljovodonika iz matičnih stena, oni se kreću naviše pod dejstvom sile potiska -

t i d ž k jih ft i k t iš tj d ž k jih putevima duž kojih se nafta i gas koncentrišu u porama, tj. duž kojih ostvaruju svoj kontinuitet.

Kao u primarnoj migraciji, u sekundarnoj migraciji se ugljovodonici kreću u zasebnoj fazi, s tim što je osnovna sila koja izaziva kretanje - sila potiska.

Sile :

• Sila potiska• Porni pritisci izazvani kompakcijom• Porni pritisci izazvani kompakcijom• Kapilarni pritisci

Sila potiska (Fb):

Fb = g * (ρw - ρo) * h

g – ubrzanje sile gravitacijeρw – gustina vodeρ gustina nafteρo – gustina nafteh – visina stuba nafte / gasaSila potiska u porama stena je posledica razlike u gustini (spec. masi) ugljovodonika i prisutne porne vode Usled te sile u porama prisutne porne vode. Usled te sile, u porama praktično dolazi do zamenjivanja ranije prisutne vode - naftom i gasom.

KAPILARNI PRITISAK (Pc)Naj eći ograniča aj ći faktor proces sek ndarne migracije Najveći ograničavajući faktor u procesu sekundarne migracije predstavlja uticaj kapilarnih pritisaka unutar prirodnih rezervoara.

Kapilarni pritisak je pritisak potreban da nafta i gas potisnu vodu iz pore i prodru u nju. Veći je kod manjih pora (sitnozrnih stena):

Pc = (2 ý cos ø) R

ÝÝ – površinski napon izmedju nafte i vode

Ø – ugao kvašljivosti (kontakt nafte i vode)Ø – ugao kvašljivosti (kontakt nafte i vode)

R – prečnik najvećeg suženja pore

U slučaju gasa, kapilarni pritisci su veći nego za naftu, što je j g , p p g , jposledica većeg površinskog napona između gasa i vode.

Brzina sekundarne migracije u suštini prati dinamiku istiskivanja iz matičnih stena, budući da direktno zavisi od tempa pristizanja i ostvarivanja “faznog kontinuiteta” istisnutih ugljovodonika, kojim se ostvaruje i dovoljna relativnapropusnost u rezervoaru.

Neka teorijska modelovanja ukazuju na mogućnost da se kroz srazmerno dobro propusne peščare stub nafte od 2 - 3 cm visine kreće brzinom i do 100 km/Ma (10 cm/god.).

S druge strane, ukoliko je priliv nafte tokom ekspulzije spor, brzina sekundarne migracije često ne prelazi 0,1 - 1,0

/mm/god, na šta ukazuju raniji modeli. S tim u vezi, za sekundarnu migraciju je svakako bitno kako se

odigravala ekspulzija ugljovodonika, tj. da li je ona bila “ravnomerno kontinuirana”, “pulsirajuća” ili “eksplozivna”.

OSNOVNI PRAVCI SEKUNDARNE MIGRACIJE :

Vertikalna, bočna i kombinovana migracija

Prosečne dužine migracije i veličina efektivnog drenažnog područja zamki :p j

Komponentalni tj hemijski sastav nafte se može bitno izmeniti u Komponentalni, tj. hemijski sastav nafte se može bitno izmeniti u pojedinim delovima basena zavisno od litološkog sastava sedimenata i dužine sekundarne migracije. Često se mogu zapaziti g j g pspecifične zakonomernosti promena s povećanjem rastojanja od matične stene (efekat “molekularnog sita”).

Odnos pojedinih količina

ugljovodonika (1012 m3) od ( )

generisanja, do akumuliranja u jležišta (Hunt,

1996).)

Od 88 * 1012 m3

1,8 % za naftu

Od 88 10 m3

0,36 % za gas

TERCIJARNA MIGRACIJAOBNOVLJENA MIGRACIJA (“REMIGRACIJA”) OBNOVLJENA MIGRACIJA (“REMIGRACIJA”)

UGLJOVODONIKA IZ VEĆ FORMIRANIH LEŽIŠTATercijarna migracija, kao i sekundarna, može biti vertikalna i lateralna. Vertikalna se odvija kroz zaštitne stene i povlatne

di t d ž t ih d i k ti ili dif ij k sedimente - duž otvorenih raseda i pukotina ili difuzijom kroz pore. Za razliku od toga, do lateralne tercijarne migracije dolazi kada su zaštitne stene efikasne (nepropusne) kada je izazvana

T ij i ij ž biti i

kada su zaštitne stene efikasne (nepropusne), kada je izazvana naknadnim priticanjem gasa.

• Frakturacijom zaštitnih stena Tercijarna migracija može biti izazvana:

• Difuzijom ugljovodonika kroz zaštitne stene • Dismigracijom nafte pod dejstvom gasa

Frakuturaciju zaštitnih stena najčešće izaziva tektonska aktivnost, uključujući onu koja dovodi do izdizanja i erozije. Do stvaranja pukotina dolazi i kada usled konsedimentacionog spuštanja i dostizanja većih dubina potisni pritisak nafte u ležištu nadjača kapilarne pritiske u zaštitnoj steni odnosno kada se dostigne kapilarne pritiske u zaštitnoj steni, odnosno kada se dostigne pritisak frakturacije.

Najčešći razlog vertikalne tercijarne migracije, i to srazmerno nagle,

d t lj d j O i predstavlja rasedanje. Osim remigracije duž post-depozicionih raseda i s njima povezanim raseda i s njima povezanim pukotinskim zonama, do nje može doći i kroz tenzione pukotine otvorene pnaknadnom kompresijom ili dodatnom kompakcijom sedimenata

REMIGRACIJA nafte usled naknadnog ispunjavanja zamki gasomg

P R I R O D N I R E Z E R V O A R I

Definicija:

Porozne i propusne stene značajnog rasprostranjenja, u kojima se može vršiti sekundarna migracija i kojima se može vršiti sekundarna migracija i akumulacija potpovršinskih fluida (gasa, nafte i vode).

Osnovni elementi ležišta :Osnovni elementi ležišta :

ZamkaR tRezervoar steneZaštitne steneZaštitne steneLežišni fluidi (gas, nafta, voda)

Zamka (“trap”)Deo prirodnog rezervoara u kome se uspostavlja ravnoteža • Deo prirodnog rezervoara u kome se uspostavlja ravnoteža između sila kretanja fluida i sila otpora njihovom kretanju. Fluidi se nalaze u stanju relativnog mirovanja Barijera daljem kretanju nalaze u stanju relativnog mirovanja. Barijera daljem kretanju fluida (naviše) omogućava akumulaciju nafte i gasa u ležišta.

• Zamke mogu biti produktivne i neproduktivne (“sterilne”). Zamke mogu biti produktivne i neproduktivne ( sterilne ).

Rezervoar stene (“kolektori”)Stene koje su sposobne da u sebe prime i

akumuliraju značajne količine UV kao i da ih akumuliraju značajne količine UV, kao i da ih delimično oslobode pri eksploataciji.

Deo su prirodnog rezervoara u kome dolazi do p gakumuliranja UV, odnosno sastavni su deo ležišta.

Mogu biti terigene (klastične), karbonatne i magmatske/metamorfne (podloga basena)magmatske/metamorfne (podloga basena)

ZAŠTITNE STENE ("cap rock" " seal")( cap rock , seal )

• Nepropusne stene koje zaustavljaju migraciju UV i p p j j j g jomogućavaju očuvanje njihovih akumulacija u zemljinoj kori.

• Najčešće šejlovi (gline,laporci i sl.), a najefikasniji suevaporiti (so anhidrit)evaporiti (so, anhidrit).

• Faktori koji određuju efikasnost zaštitnih stena: litološki sastav, elastičnost, debljina, porni pritisci, jkontinuitet, dubina (kompakcija), vreme.

LEŽIŠTE NAFTE I GASA

Definicija:Svaka pojedinačna i samostalna akumulacija nafte i

gasa u prirodnom rezervoaru, sa jedinstvenim sistemom pritiska.

Osnovne karakteristike:Ležište je sa svih strana ograničeno geološkim j g g

barijerama u vidu nepropusnih stena i ležišne vode, a predstavlja hidrodinamičku celinu.

Klasifikacija ležišta prema vrsti fluida i Klasifikacija ležišta prema vrsti fluida i njihovom odnosu :

• Gasna ležišta • Gasno-kondenzatna ležišta (vlažni gas)• Kondenzatna ležišta Kondenzatna ležišta • Naftna ležišta sa gasnom kapom (“naftno-gasna”)

N ft l žišt t • Naftna ležišta sa mnogo rastvorenog gasa• Naftna ležišta sa malo rastvorenog gasa (nezasićena)

Gasovi u ležištima

• Samostalne akumulacije• Slobodni - iznad nafte (gasna “kapa”)Slobodni iznad nafte (gasna kapa )• Rastvoreni u nafti

R t i di• Rastvoreni u vodi• Kondenzovani (“utečnjen” gas) ~1800m

Vode naftnih i gasnih ležišta

• U sedimentnim basenima se nalaze dva tipa voda: slobodna i U sedimentnim basenima se nalaze dva tipa voda: slobodna i intersticijalna (vezana) voda.

Slobodna voda može da se kreće kroz pore usled razlike u ppritiscima, dok je intersticijalna voda vezana za mineralna zrna u vidu hidroksilnih radikala atomskih rešetki ili je adsorbovana na površinama zrna i u kapilarima.

U ležištima nafte i gasa, voda je uglavnom jako mineralizovana (preko 10 g/l). Vezana voda, za razliku od slobodne, ne

št l žišt i i d ji ft i tj d tič nepušta ležište pri proizvodnji nafte i gasa, tj. ne dotiče na površinu.

Sulin-ova klasifikacija voda (1946)• Sulfatno-natrijumske (retko ležišna voda)• Hidrokarobonatsko-natrijumske (H2S, J, Br,naftenske kis.)j ( 2 , , , )• Hloridno-magnezijumske (retko ležišna voda)• Hloridno kalcijumske (J Br Ba Sr radioaktivnost)• Hloridno-kalcijumske (J, Br, Ba, Sr, radioaktivnost)

PROMENE UGLJOVODONIKA U LEŽIŠTIMA

T ičk ftTermičke promene nafte

Promene nafte usled ispiranja vodomPromene nafte usled ispiranja vodom

Biodegradacija nafte i gasag j g

Difuzija i oksidacija gasova

N A F T N I P E S K O V I

“TAR SANDS”

Površinske akumulacije degradovane nafte (“bitumena”) u peskovima ( bitumena ) u peskovima.

Glavnina rezervi naftnih peskova se nalazi u velikim sedimentnimbasenima koji transgresivno prekrivaju prekambrijumske štitove. j g p j p j

Najčešće su to rečni ili deltni peskovi, ređe morski peskovi ili čak karbonati (krečnjaci i dolomiti).

Slična površinska ležišta nalaze se i u krečnjacima (Irak), dolomitima (uz Kaspijsko jezero) ili dijatomitima ( p j j ) j(Kalifornija, Alžir) pa naziv naftni “peskovi” nije uvek potpuno adekvatan. p p

Naftni peskovi na površinu dospevaju ili erozijom zaštitnih stena naftnih ležišta (Madagaskar, trijas) ili neometanom stena naftnih ležišta (Madagaskar, trijas) ili neometanom migracijom iz dubljih ležišta ili matičnih stena (npr. Athabaska - Kanada i La Brea - Trinidad).Athabaska Kanada i La Brea Trinidad).

U nekim slučajevima obrazuju se i asfaltna jezera (Pitch Lake -Trinidad).

Najveći resursi (in-place) nafte iz naftnih peskova su u: • Kanadi (najveće ležište “Athabasca” donja kreda)Kanadi (najveće ležište Athabasca , donja kreda)• Venecueli

R iji SAD i M d k• Rusiji, SAD-u i na Madagaskaru

Ležište “Athabasca”Ležište Athabasca(Alberta, Kanada)

Profil kroz donjokredne naftne peskove Atabaska (Jordine, 1974).

Athabasca (Alberta, Kanada)

š k k‐ površinski kop ‐

Proizvodni pogon Suncor Energy Inc. (Fort McMurray), Alberta

Plan dnevne i d j ft (bbl) proizvodnje nafte (bbl)

iz Atabaska ležišta (do 2022) 2022)

Za dublje delove ležišta – eksploatacija bušotinama (utiskivanje pregrejane pare, sagorevanje in situ ili hemijsko razlaganje.

Potrošnja gasa (za vodenu paru) iznosi oko 20-34 m3 / bbl naftePotrošnja vode: 2 - 4,5 puta veća količina od proizvedne nafte

MadagaskarMadagaskar

Bemolanganaftni peskovi

EROZIJA ZAŠTITNIH STENASTENA

Naftni peskovi “La Brea”Trinidad

D ti j i j

Trinidad

• Doticanje izmenjene viskozne nafte (asfaltne) iz prekrivene (asfaltne) iz prekrivene erozione kredne antiklinale (emigracija antiklinale (emigracija iz matičnih stena) i obrazovanje naftnih jpeskova (miocen) i asfaltnog jezera.

Blatni vulkani sa asfaltom, Pitch Lake, Trinidad

Wall & Sawkins, 1860.

Pitch Lake

Overburden is firstly removed to expose the oilsands. Oilsands are mined with draglines to excavate the face of the formation. Trucks, power shovels, bucket-wheels and long conveyor belts move the raw bitumen to processing facilities The oil sands are put into crushers that break up lumps and remove facilities. The oil sands are put into crushers that break up lumps and remove rocks. During hydrotransport, the oil sands are mixed with hot water (35°C or 50°C) and are piped to the processing plant.

Eksploatacija naftnih peskova

During hydrotransport, the bitumen begins to separate from the sand, water and minerals In the water and minerals. In the processing plant, the oil sands are dumped into rotating tumblers, slurried by steam, hot water and caustic soda and then discharged onto vibrating screens to remove rocks and lumps of clay. During further separation the bitumen further separation, the bitumen forms a thick froth at the top of the separation vessel and the sand settles on the bottom.

• Profil basena Orinoko i položaj kovencionalnih naftnih polja (1 - 5) i “pojasa Orinoko” sa ležištima ekstra teške nafte u peskovima i pojasa Orinoko sa ležištima ekstra teške nafte u peskovima (isprekidana kontura; brojevi 6 - 9). (Demaison, 1977)

Troškovi dobijanja nekonvencionalne nafte iz naftnih peskova iznose 20 30 $ / barelu a iz uljnih naftnih peskova iznose 20-30 $ / barelu, a iz uljnih šejlova preko 60 $ (površinski kopovi). Troškovi podzemnog retortovanja uljnih šejlova (Shell Oil podzemnog retortovanja uljnih šejlova (Shell Oil., Chevron) se procenjuju na 20-30 $/bbl.

Konvencionalni i nekonvencionalni izvori zemnog gasa

Nekonvencionalni izvori dobijanja gasa:

Gas iz slabopropusnih rezervoara (tight

Gasni hidrati (samo u perspektivi)Gas iz slabopropusnih rezervoara (tight

gas, shale gas)Gas iz matičnih stena (gas shale; basin-

( p p )

centered gas)Gas iz slojeva uglja (CBM – coalbed

methane)methane)

Gasonosni šejlovi po pravilu sadrže vlažan gas, a ugljevi suvi gas.

7.

RESURSI I REZERVE NAFTE I GASA U SVETU I

KOD NAS

Svetski resursi energetskih sirovina (ukupno 10200 x 109 tce)(ukupno 10200 x 10 tce)

Nekonv. gas21%

tce - t uglja sa 29260 kJ/kg (7000 kcal/kg)

21%

Nekonv. nafta

Uran2.8%

3.5 %

Nafta

Gas2.6%

UgaljNafta1.1%

69.0%

Svetske rezerve energetskih sirovina(ukupno 1106 x 109 tce)(ukupno 1106 x 10 tce)

60

%

51.1

40

50

30

40

18.515.7

10.9

20

3.7

0

10

Ugalj Nafta Gas-ukupno Uran Nekonv. nafta

PROCENJENI VEK TRAJANJA ENERGETSKIH SIROVINA U SVETU

140

ENERGETSKIH SIROVINA U SVETU

120

80

100

40

60

20

40

0Kameni ugalj Mrki ugalj Nafta Gas Uran

STRATIGRAFSKA DISTRIBUCIJA REZERVI NAFTE I GASA U SVETU

90

100

57 6070

80

57 55

35

60

50

60

22 21

3531

20

30

40

10 9

0

10

20

Paleozoik Mezozoik Kenozoik

Uslovna nafta Nafta Gas

1. Basen persijskog zaliva (Srednji Istok); 2. Zapadno-sibirski basen (Rusija); 3 B U l V l (R ij ) 4 M k ib (V l ) 5 Mi i i i d lt b 3. Basen Ural-Volga (Rusija); 4. Marakaibo (Venecuela); 5. Misisipi delta basen (SAD); 6. Permski basen (SAD); 7. Gulf coast – zapadni deo (SAD); 8. Reforma – Kampeš (Meksiko); 9. Sirte (Libija); 10. Zapadno-kanadski basen

Značajni baseni u podmorju - na kontinentalnim pragovima

Istorija i projekcija svetske proizvodnje naftenafte

Dokazane svetske rezerve nafte (2010): 190 x109t

BP Review 2010

476

424500

Mt/y Prvih 20 proizvodjača nafte – 2003 (3,1 Bt)

424395

300

350

400

450

199 189170 162 149 135 131 114 114 100 90 88 74 67

150

200

250

90 88 74 67 60 51 47

0

50

100

Godišnja proizvodnja

nafte u svetu ~ 3,5 – 4,0 x109t

BP Review (2010)

Godišnja proizvodnja gasa u svetu 3 2 1012 33,2 x 1012m3

2010

Srbija

Jedino produktivno područje: Panonski basen

Otkriveno preko 90 nalazišta sa oko 270 ležišta

Preko 50 polja u proizvodnji

Najznačajnija su naftno-gasna polja: Velebit, Kikinda, Mokrin,Kiki d š ti ft lj El i i T ij Kikinda-varoš, zatim naftna polja Elemir i Turija sever.

2Još preko 40 malih polja, sa površinama manjim od 5 km2

Kumulativna proiizvdnja (od 1952): ~ 48 x 106 t nafte, ~ 33 x 109 m3 gasa

Najveće rezerve otkrivene do 1970 godine. Najveća godišnja proizvodnja nafte: 1,3 x 106 t (1982);

posle dužeg pada na 0,6 x 106 t - poslednjih godina je oko ~ 1,1 x 106 t

N j ć diš j i d j 1 1 x 109 3 (1979) Najveća godišnja proizvodnja gasa: 1,1 x 109 m3 (1979); danas ~ 0,4 - 0,5 x 109 m3

L žištLežišta:U prekrivenim erozionim masivima (ispucali škriljci podloge basena) i kompakcionim antiklinalama: konveksne basena) i kompakcionim antiklinalama: konveksne zamke, rasedne zamke, isklinjenja i sočiva (miocenski peskovi i peščari, ređe krečnjaci)p p , j )Dubine ležišta: 350 - 3500 m, a većinom od 700 do 2700 m

Uzdužni profil Banatske depresije (Mađarska - Pomoravlje)

Prifil Mako trog – Bekes depresija - Derecske depresija

5BZ

Beč Bratislava

3

35

2 34

5

B

2

2

2Grac

Budimpešta

2

23

2

24

43

335

2

2

3

3

DR

ZMŠ

2

2

4

6 6

3

34

5

3

4

24

3

3

3VMR

ZM

Zagreb

2

2

2

3

3

3

3

4

4

3

4

D

S

Beograd

22

2

2

2

22

3 2 3 3

4

2

BNSSS

240 50 100 km3

naftna i naftno-gasna poljagasna polja

dubina podloge tercijara (km)

Legenda:

Lokalne depresije u Panonskombasenu Srbije: BAR – lokalna depresija Banatskog Aranđelova; CR – lokalna depresija Srpske Crnje; ZRE – lokalna depresija Zrenjanina; ČUR lokalna Zrenjanina; ČUR – lokalna depresija Čuruga; SRB – lokalna depresija Srbobrana; TEM –lokalna depresija Temerina; SAMp j ;– lokalna depresija Samoša; PAN– lokalna depresija Pančeva; PLA-ZAG – lokalna depresija

ŽPlandište-Zagajica, ŽED – lokalna depresija Žednika, SOM – lokalna depresija Sombora, ODŽ –lokalna depresija Odžaka SRM –lokalna depresija Odžaka, SRM –Sremska depresija, DR – lokalna depresija Drmno, SM – lokalna depresija Smedereva, VG –jlokalna depresija Velikog Gradišta, MAR – lokalna depresija Markovca.

ocen

Rom

an

2,0

Pl

Kikinda varoš sever,Mokrin jug

Kikinda BečejMelenci,

Radičevićevo

150

Starost

relativna Ma ProizvodnaStratigrafska pripadnost rezervoar stena

Bez proizvodnjeDubinskipoložaj

I

k

Plio

Dak

+ R

Pont

5,3

Pl

M33 Kikinda,

Mokrin, Novo Miloševo,

Bočar, Gornji Breg

Kikinda, Bečej Radičevićevo, Gornji Breg

860

o

z

o

N

e o

g

e

n

ocen

7,3

M32

Velebit, Mokrin,

Kikinda varoš, Majdan,

Begejci,Žitište,

R.Krstur, B Dvor zapad

Crna bara,Janošik zapad,

Martonoš zapad, Čikerija, Č

1600

K

e

n

N

Mio

arm

at

9,0

12,0M3

1

M22

B.Dvor zapad, Martonoš,

Bač. Topola,Karađorđevo

Mokrin (breče)Vojvoda Stepa,Hetin,Obilićevo, Aleksandrovo,

Bački Vinogradi

Čestereg,Srpski Krstur

2870

2600

SaBa

den

+

13,0

16 4

2

M21

Itebej, Majdan duboko,

Alibunar,Gornji Breg,

Vilovo, Glogonj

4000

3200

zozo

ik

PaleogenO

tnan

g +

kar

pat

KredaJura

16,4

18,3

65144206

Pg

Elemir, Palić, Rusanda,

Karađorđevo,

Velebit, Palić, Lokve, Jermenovci,Sirakovo,Bradarac-Maljurevac, Ada, Ban. Plandište

Melenci, Novi Kneževac,

Kumane

Malj.-Bubušinac, Kurjače selo,

Alibunar

4000Pa

leoz

oik

Mez

JuraTrijas

Devon ?

206248

, Tilva, Međa,Nikolinci,

Gospođinci Bečej

Kikinda istok

Novi Kneževac,Melenci duboko

Kelebija, Kikinda varoš, Jermenovci,

Lokve, Mokrin, Tilva, Velika Greda, Mramorak, Kikinda

Stratigrafskapripadnost

Broj ležišta

Reperna oznaka

KVARTAR Glina, šljunak, k Q --

O I

K

KVARTAR

R PLIO

CEN Dak

pesak

Pesak, glina PS

Q

- -

E N

O Z

OTE

RC

IJA

RC

ENPo

nt

D.G.

NE

OG

EN

15140

Lapori, peščari, laporci

Krečnjaci, peščari, l i li

M-PBočatnojezerska

Lo-L,

K E T

MIO

Fliš

60

laporci, gline

Fliš

KREDA

JURAGlinci, škriljaviJURA

TRIJAS

škriljavi pešari

Tg-Mz 5

Devon ?Kristalasti

škriljac