Badania materii organicznej czarnych łupków
Skały łupkowe mogą być zarówno skałą macierzystą, jak i zbiornikową dla węglowodorów, dlatego istotne jest rozpoznanie charakterystyki naftowej skał łupkowych, czyli określenie ich zdolności do generowania, zatrzymywania lub wypierania węglowodorów, innymi słowy rozpoznania właściwości systemów naftowych.
Badania łupków ropo- i gazonośnych można podzielić na trzy grupy:
- badania środowiska tworzenia się osadów bogatych w węgiel organiczny,
- rozpoznanie źródła i stopnia dojrzałości materii organicznej,
- badania określające miejsce i czas generowania i wyparcia węglowodorów oraz ilość i typ wygenerowanych węglowodorów.
Głównym celem badań środowiska tworzenia się skał łupkowych jest rozpoznanie stopnia natlenienia dna morskiego w czasie ich akumulacji. Istotne są również:
- rozpoznanie miejsca akumulacji materii organicznej i stopnia jej przeróbki,
- identyfikacja wzajemnego udziału lądowej i morskiej materii organicznej,
- rozpoznanie współudziału prądów wznoszących przy tworzeniu się skał łupkowych.
Do określenia wymienionych parametrów środowiskowych służą np. badania izotopowe siarki oraz biomarkery, czyli związki organiczne, których prekursorami są związki organiczne występujące w organizmach żywych, zachowujące bez zmian lub tylko z niewielkimi zmianami szkielet węglowy swojego biologicznego prekursora. Pomocna może być również analiza zależności pomiędzy TOC a zawartością siarki pirytowej.
W celu rozpoznania źródła i dojrzałości materii organicznej, oprócz zwykle stosowanych metod – analiza pirolityczna (Rock Eval), mikroskopowe badania optyczne, analiza biomarkerów – należy przeprowadzić:
- analizę trwałych izotopów węgla organicznego oraz azotu,
- analizę składu chemicznego materii organicznej,
- analizę zawartości ekstrahowalnej materii organicznej.
W analizie miejsca i czasu generowania węglowodorów stosuje się techniki łączone, jak np. Rock Eval z analityką fluorescencyjną, siarką pirytową czy z ekstrahowalną materią organiczną. Korelacja skał źródłowych dla ropy może być przeprowadzona na podstawie badań trwałych izotopów węgla z węglowodorów nasyconych i aromatycznych. Diagram Łopatina pozwala z kolei na interpretację historii pogrzebania skał macierzystych oraz czasu i głębokości generowania węglowodorów.
autor: Przemysław Karcz
