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Mar 10, 2024

Génération précoce de porosité en bio

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 9904 (2023) Citer cet article 652 Accès aux détails des métriques Une teneur élevée en soufre organique total (TOS) (c'est-à-dire, kérogène de type IIS) est bien connue pour

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9904 (2023) Citer cet article

652 accès

Détails des métriques

Une teneur élevée en soufre organique total (TOS) (c'est-à-dire en kérogène de type IIS) est bien connue pour influencer de manière significative la transformation du kérogène, mais l'effet de la teneur en TOS sur l'évolution de la porosité organique n'a que rarement et indirectement été étudié. Cette étude démontre que la porosité organique est générée à une maturité thermique inférieure dans les mudstones contenant du kérogène de type IIS par rapport à celles contenant du kérogène de type II. À notre connaissance, ce phénomène n’a pas été démontré auparavant. Les implications sont pertinentes pour la caractérisation des mudstones riches en matières organiques en tant que roches de couverture, réservoirs d'hydrocarbures et réservoirs d'élimination du CO2 ou des déchets nucléaires, car les systèmes de pores contrôlent les volumes de stockage et le débit des fluides matriciels. Cinq échantillons de carottes thermiquement immatures ont été sélectionnés dans trois unités de mudstone riches en matières organiques avec une teneur faible à élevée en TOS : la Formation de Duvernay du Dévonien tardif (Canada), la Formation d'Onnagawa du Miocène moyen et supérieur (Japon) et le membre Gordondale du début du Jurassique de la Formation de Fernie (Canada). ). La pyrolyse hydrique a été utilisée pour mûrir artificiellement des fractions d'échantillons immatures jusqu'à quatre stades de maturité, au cours desquels les propriétés géochimiques pétrophysiques et organiques ont été mesurées et comparées aux échantillons immatures de référence. La majeure partie de la croissance de la porosité dans les échantillons de type IIS s'est produite en dessous de 0,70 % VRoeqv, mais dans les échantillons de type II, elle était plus large et robuste jusqu'à 1,1 % VRoeqv.

La porosité hébergée par la matière organique (MO) (« porosité organique ») dans les réservoirs de pétrole et de gaz de schiste non conventionnels auto-approvisionnés domine généralement sur la porosité inorganique et, en tant que telle, peut influencer de manière critique le volume de stockage des hydrocarbures, la capacité d'adsorption, la perméabilité et la mouillabilité1,2. . La porosité organique devient dominante à mesure que la diagenèse enfouie élimine une grande partie de la porosité inorganique primaire par compactage, réorientation des grains, déformation ductile3,4,5 et cimentation6,7,8,9,10, tandis que la porosité organique secondaire est créée par transformation des matériaux convertibles. le kérogène et le bitume en hydrocarbures liquides et gazeux11,12,13,14,15,16,17,18. De plus, les pores inorganiques peuvent être largement obstrués lorsque le bitume et le pétrole visqueux migrent dans ces pores, puis subissent un craquage thermique secondaire en hydrocarbures fluides plus légers et en bitume solide résiduel et en pyrobitume14,16,19,20,21,22,23,24. Cependant, des variations significatives du volume des pores organiques, de la distribution de la taille des pores et de la morphologie ont été documentées à toutes les échelles observables.

Le contrôle de premier ordre sur la porosité organique est la maturité thermique. La porosité primaire du kérogène a tendance à devenir compactée et/ou obstruée, mais la transformation du kérogène et du bitume en hydrocarbures liquides et gazeux génère une porosité secondaire importante dans le solide résiduel OM11,12,13,14,15,16,25,26. Le contrôle secondaire de la porosité organique est le stress efficace. En l'absence d'une matrice minérale suffisamment rigide, les morts-terrains ou les contraintes tectoniques compriment la MO, chassent les hydrocarbures liquides et réduisent la porosité hébergée par la MO7,25,26,27,28,29. Enfin, le développement de la porosité organique est également influencé par le type et la composition de la MO, le plus facilement observé comme l'absence de porosité secondaire dans certains zooclastes tels que le chitinozoaire et la graptolite 30,31 et la MO terrestre (c'est-à-dire la vitrinite et l'inertinite) 32. Il existe une abondante littérature démontrant qu'une teneur élevée en soufre organique total (TOS) (c'est-à-dire, kérogène de type IIS) influence de manière significative la cinétique de transformation du kérogène33,34,35,36,37,38,39, mais l'effet de la teneur en TOS sur la porosité organique l’évolution n’a que rarement et indirectement été étudiée40.

Cette étude a examiné l'influence de la teneur en TOS sur l'évolution de la porosité organique et du bitume solide obstruant les pores en utilisant la pyrolyse hydratée (HP) pour faire mûrir artificiellement un ensemble de mudstones immatures riches en matières organiques avec une gamme de teneur en TOS, et par la suite déterminer les changements. dans leurs propriétés géochimiques et pétrophysiques respectives. La motivation de cette recherche était de mieux définir les contrôles de la composition de la MO sur l'évolution du système de pores et de fournir des informations pour l'évaluation des schistes contenant du kérogène de type IIS en tant que roches de couverture, réservoirs d'hydrocarbures non conventionnels et réservoirs de stockage de CO2 ou de déchets nucléaires. Cinq échantillons de carottes thermiquement immatures ont été sélectionnés dans trois unités de mudstone riches en matière organique, qui, par ordre croissant de teneur en TOS, étaient la Formation de Duvernay du Dévonien tardif (Canada), la Formation d'Onnagawa du Miocène moyen-tardif (Japon) et la Formation de Gordondale du début du Jurassique (anciennement Nordegg). membre de la Formation Fernie (Canada).