Информация, оборудование, промышленность

+7 911 749-5-449

info@oborudka.ru

Горючие, или керогеновые, сланцы

Горючие, или керогеновые, сланцы

Горючие сланцы («oilshales») широко распространены на всем земном шаре и встречаются во всех отложениях - от древних до самых молодых. Временами они приобретают большое промышленное значение, особенно в те периоды, когда стране грозит нехватка нефти. Это объясняется тем, что из сланцев могут быть получены значительные количества сланцевой нефти (liquid petroleum).

«Горючими сланцами» называются некоторые виды органических и биту­минозных сланцев, в основном состоящих из различных по составу смесей органического вещества с глинистым. Органическое вещество представлено главным образом в виде минералоидов и называется «керогеном»; оно обладает меняющимся составом, не растворимо в органических растворителях и имеет неопределенное происхождение. Поэтому часто эти сланцы называют «керогеновыми сланцами». Количество нефти, содержащейся в сланцах, невелико; большая часть нефти, которую удается извлечь из них, образуется из керогена при нагревании. Процесс перегонки начинается при температуре около 350°С. Кероген сланцев представляет собой пиробитумы. Из 1 т сланцев можно получить до 630 л нефти, но при промышленной их переработке эта величина составляет обычно 100-200 л/т. Кероген горючих сланцев не относится ни к нафтидам, ни к каменным углям, он представляет собой промежуточное битумное вещество, обладающее некоторыми свойствами и тех и других. Долгое время геологи полагали, что кероген служит исходным материалом для образования нефти и газа. Однако при помощи современных аналитических методов выявилось широкое распространение нефтяных углеводородов в небольших количествах, в связи с чем многие геологи рассматривают сейчас кероген просто как пиробитум, генетически мало связанный или даже совсем не связанный с нефтью и газами.

Большая часть горючих сланцев содержит свободные битумоиды (petroleum), которые можно извлечь, используя органические растворители, такие, как лигроин, эфир, хлороформ и четыреххлористый углерод. Нафтиды в таких сланцах обычно приурочены к трещинам и разрывам, поверхностям напластования и микроскопическим пустотам. Глинистые сланцы, содержащие свободную нефть в количествах, измеряющихся в большинстве случаев несколькими десятитысячными долями процента, могут литологически замещаться трещиноватыми алевролитами, представляющими собой коллекторские породы. Такая картина наблюдается, например, в формации Спраберри в западном Техасе.

Под микроскопом видно, что кероген состоит из скоплений тонких частиц органического вещества, главным образом обрывков растений, водорослей, спор, спорангиев, пыльцы, частиц смолы, воска и т.п. В наиболее обогащенных пластах оно образует до 50 % объема сланцев и даже более. Кероген содержит также желтые или красно-желтые полусфероидальные тельца и неправильной формы прожилки красновато-желтого, темно-коричневого и черного материала. Этот материал при перегонке может давать масло (сланцевую нефть). До нагревания такое масло (смола, деготь), по-видимому, почти не содержится в керогене, поскольку только очень небольшое количество битумоида удается экстрагировать из сланцев обычными органическими растворителями. По мере увеличения содержания керогена горючие сланцы через торбаниты и богхеды переходят в Кеннеди, которые могут быть названы «керогеновым углем» в отличие от углей ряда торф - антрацит (т.е. гумусовых углей). Часто наблюдаемые постепенные переходы от горючих сланцев к кеннелям свидетельствуют об их общем происхождении.

Кероген в горючих сланцах среднего качества имеет крайне тонкозернистую структуру и тесно связан с глинистыми, песчаными и карбонатными частицами. Породы, богатые керогеном, обладают гладким раковистым изломом и отличаются тусклым или шелковистым блеском. Органическое вещество этих сланцев горит легко и напоминает кеннельский уголь. Химический состав керогена изменяется в следующих пределах (в вес.%):

Углерод                     69-80

Водород                     7-11

Азот                           1,25-2,50

Сера                           1,80

Кислород                   9-17

По химическому составу он отличается от природной нефти высоким содержанием кислорода и азота. Эти элементы каким-то способом должны быть удалены из органического вещества горючих сланцев, прежде чем оно может быть преобразовано в нефти и газы. Элементарный состав керогена, как и его компонентный состав, зависит, во-первых, от исходного органического вещества и от фациальной обстановки седименто- и диагенеза, а во-вторых, от того, какой ступени катагенеза достигли в своем развитии вмещающие породы. Примесь сапропелевого вещества способствует повышению содержания водорода. По мере развития катагенеза содержание гетероэлементов (О+S+N) снижается, но на определенных этапах мезокатагенеза иногда временно повышается из-за усиленной эмиграции углеводородов.