Experimental data on organic matter maturation investigation in one sample of the Bazhenov shale formations (Western Siberia)
https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-5-96-104
Abstract
The paper presents the results of the closed system hydrous pyrolysis isothermal kinetic experiment on a source rock sample from the Bazhenov shale formation. After 48 hours of thermal exposure at a temperature of 350 °С 80% of the kerogen generation potential relative to the original sample was transformed into hydrocarbons. Organic matter changes during laboratory modeling of maturation, controlled by pyrolytic parameters, follow the same trends as in natural source rocks. The kinetic spectra of kerogen activation energy destruction show a heterogeneity of organic matter inside the rock. At the constant frequency factor, a decrease in low-energy bonds and an increase in the release of hydrocarbon compounds from 53 to 54 kcal/mol are observed. Calculated changes in hydrocarbon compounds formation at different activation energies depending on maturity level are different from experimental ones, which indicates the influence of maceral composition and necessity to take into account a variability of individual components in basin modeling.
About the Authors
G. G. Savostin
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Grigoriy G. Savostin
Moscow
A. G. Kalmykov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Anton G. Kalmykov
Moscow
D. A. Ivanova
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Darya A. Ivanova
Moscow
G.. A. Kalmykov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Georgiy A. Kalmykov
Moscow
References
1. Бурдельная Н.С. Моделирование химической структуры керогена и ее трансформации при катагенезе средневолжских и доманиковых углеродистых пород Восточно-Европейской платформы // Автореферат диссертации на соискание ученой степени д. г.-м. н. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2017. 36 c.
2. Бурдельная Н.С., Бушнев Д.А., Мокеев М.В. Изменения состава битумоида и химической структуры керогена при гидротермальном воздействии на породу // Геохимия. 2013. № 9. С. 819–819.
3. Бушнев Д.А., Бурдельная Н.С., Шанина Н.С. и др. Генерация углеводородных и гетероатомных соединений высокосернистым горючим сланцем в процессе водного пиролиза // Нефтехимия. 2004. Т. 44, № 6. С. 449–458.
4. Бычков А.Ю., Калмыков Г.А., Бугаев И.А. и др. Экспериментальные исследования получения углеводородных флюидов из пород баженовской свиты при гидротермальном воздействии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 4. С. 34–39.
5. Калмыков А.Г., Бычков А.Ю., Калмыков Г.А. и др. Генерационный потенциал керогена баженовской свиты и возможность его реализации // Георесурсы. 2017. Спецвып. Ч. 2. С. 165–172.
6. Калмыков Г.А., Балушкина Н.С. Модель нефтенасыщенности порового пространства пород баженовской свиты Западной Сибири и ее использование для оценки ресурсного потенциала. М.: ГЕОС, 2017. 247 c.
7. Кашапов Р.С., Гончаров И.В., Обласов Н.В. и др. Новый подход к кинетическим исследованиям органического вещества баженовской свиты // Геология нефти и газа. 2020. № 3. С. 51–59.
8. Козлова Е.В., Фадеева Н.П., Калмыков Г.А. и др. Технология исследования геохимических параметров органического вещества керогенонасыщенных отложений (на примере баженовской свиты, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 5. С. 44−53.
9. Конторович А.Э., Ян П.А., Замирайлова А.Г. и др. Классификация пород баженовской свиты // Геология и геофизика. 2016. Т. 57, № 11. С. 2034–2043.
10. Конторович А.Э. Пономарева Е.В., Бурштейн Л.В. и др. Распределение органического вещества в породах баженовского горизонта (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 3. С. 357–371.
11. Латыпова М.Р., Прокофьев В.Ю., Балушкина Н.С. и др. Геохимические характеристики флюидных включений как индикаторы степени преобразованности органического вещества из юрских отложений Ем-Еговской вершины (Красноленинский свод, Западная Сибирь) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2023. № 2. С. 79–92.
12. Левкина В.В., Калмыков А.Г., Генарова Т.Н. и др. Сравнение потенциала вторичных и третичных методов воздействия на пласт для получения углеводородов из нефтематеринских пород, обладающих высоким нефтегенерационным потенциалом // Георесурсы. 2019. Т. 21, № 4. С. 95–102.
13. Марунова Д.А., Пронина Н.В., Калмыков А.Г. и др. Стадии преобразованности органического вещества пород тутлеймской свиты в зависимости от его мацерального состава // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 6. С. 86–97.
14. Пронина Н.В., Вайтехович А.П. Прямые признаки нефтеобразования в породах баженовской свиты // Георесурсы. 2021. Т. 23, № 2. С. 152–157.
15. Burnham A.K. Global Chemical Kinetics of Fossil Fuels // Springer International Publishing, 2017. 315 p.
16. Cumming V.M., Selby D., Lillis P.G., et al. Re–Os geochronology and Os isotope fingerprinting of petroleum sourced from a Type I lacustrine kerogen: Insights from the natural Green River petroleum system in the Uinta Basin and hydrous pyrolysis experiments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2014. Vol. 138. P. 32–56.
17. Espitalie J., Bordenave M.L. Rock-Eval pyrolysis // Applied Petroleum Geochemistry. P.: Technip ed., 1993. P. 237−361.
18. Hao R., Huang W., Jiu B. Characteristics and the Model of Thermal Evolution and Gas Generation of Late Paleozoic Coal in the Qinshui Basin, Based on Hydrous Pyrolysis // ACS omega. 2021. Vol. 6, № 27. P. 17660–17673.
19. Kashi S., Saberi M.H., Hormozi F. Investigation of Hydrous Pyrolysis on Type‐II Kerogen‐bearing Source Rocks from Iran and its Application in Geochemical and Kinetic Analyses of Hydrocarbon Products // Acta Geologica Sinica‐ English Edition. 2021. Vol. 95, № 5. P. 1736–1745.
20. Le Doan T.V., Bostrom N.W., Burnham A.K., et al. Green River oil shale pyrolysis: Semi-open conditions // Energy & Fuels. 2013. Vol. 27, № 11. P. 6447–6459.
21. Leushina E., Mikhaylova P., Kozlova E., et al. The effect of organic matter maturity on kinetics and product distribution during kerogen thermal decomposition: the Bazhenov Formation case study // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 204, № 108751. P. 1–11.
22. Lewan M. D. Evaluation of petroleum generation by hydrous pyrolysis experimentation // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1985. Vol. 315, № 1531. P. 123–134.
23. Li R., Jin K., Lehrman n D.J. Hydrocarbon potential of Pennsylvanian coal in Bohai Gulf Basin, Eastern China, as revealed by hydrous pyrolysis // International journal of coal geology. 2008. Vol. 73, № 1. P. 88–97.
24. Ma Z., Tan J., Zheng L., et al. Evaluating gas generation and preservation of the Wufeng-Longmaxi Formation shale in southeastern Sichuan Basin, China: Implications from semiclosed hydrous pyrolysis // Marine and Petroleum Geology. 2021. Vol. 129. P. 105–102.
25. Pepper A.S., Corvi P.J. Simple kinetic models of petroleum formation. Part I: oil and gas generation from kerogen // Marine and petroleum geology. 1995. Vol. 12, № 3. P. 291–319.
26. Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. The biomarker guide. Cambridge university press, 2005. Vol. 1. 451 p.
27. Popov E., Kalmykov A., Cheremisin A., et al. Laboratory investigations of hydrous pyrolysis as ternary enhanced oil recovery method for Bazhenov formation // J. Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 852–857.
28. Ruble T.E., Lewan M.D., Philp R.P. New insights on the Green River petroleum system in the Uinta basin from hydrous pyrolysis experiments // AAPG bulletin. 2001. Vol. 85, № 8. P. 1333–1371.
29. Spigolon A.L.D., Lewan M.D., de Barros Penteado H.L., et al. Evaluation of the petroleum composition and quality with increasing thermal maturity as simulated by hydrous pyrolysis: A case study using a Brazilian source rock with Type I kerogen // Organic Geochemistry. 2015. Vol. 83. P. 27–53.
30. Tang X., Zhang J., Jin Z., et al. Experimental investigation of thermal maturation on shale reservoir properties from hydrous pyrolysis of Chang 7 shale, Ordos Basin // Marine and Petroleum Geology. 2015. Vol. 64. P. 165–172.
31. Waples D.W. Petroleum generation kinetics: Single versus multiple heating-ramp open-system pyrolysis: Discussion // AAPG Bulletin. 2016. Vol. 100, № 4. P. 683–689.
Review
For citations:
Savostin G.G., Kalmykov A.G., Ivanova D.A., Kalmykov G.A. Experimental data on organic matter maturation investigation in one sample of the Bazhenov shale formations (Western Siberia). Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2023;(5):96-104. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-5-96-104
Views:
146
Email this article 
