Geologia șisturilor petroliere

Șisturi de uleiorice rocă sedimentară care conține diferite cantități de material organic solid care produce produse petroliere, împreună cu o varietate de subproduse solide, atunci când sunt supuse pirolizei - un tratament care constă în încălzirea rocii la peste 300 ° C (aproximativ 575 ° F) în lipsa oxigenului. Uleiul lichid extras din sistul de ulei, odată actualizat, creează un tip de țiței sintetic, care este denumit în mod obișnuit ulei de șist. Uleiul produs din șisturile petroliere are o valoare comercială potențială pe unele din aceleași piețe deservite de petrolul brut convențional, deoarece poate fi rafinat în produse care variază de la motorină la benzină (benzină) până la gaz lichefiat (GPL). Unele dintre produsele secundare solide ale prelucrării șisturilor de ulei sunt deșeuri inutilizabile, dar altele au valoare comercială. Acestea includ sulf, amoniac, alumină, cenușă de sodă și nahcolit (o formă minerală de bicarbonat de sodiu). În plus, șistul uzat a fost utilizat în producția de ciment, unde materialul bogat în carbon poate îmbunătăți echilibrul energetic al amestecului. În același timp, producția de șisturi de petrol are un impact potențial semnificativ asupra mediului natural, inclusiv emisiile de carbon, consumul de apă, contaminarea apelor subterane și perturbarea suprafețelor terestre.

S-a produs o oarecare confuzie în termenii de ulei de șist și ulei de șist. Până la începutul secolului 21, acești termeni s-au referit exclusiv la roca sursă de petrol bogată în organice descrisă în acest articol și la produsul lichid obținut din această rocă prin piroliză. Cu toate acestea, la începutul anilor 2000, aceiași termeni s-au aplicat și rocilor impermeabile cu granulație fină, care conțin petrol brut și uleiului produs din acele roci prin fracturarea hidraulică.

Formarea și compoziția șisturilor de ulei

Origini geologice

Șisturile petroliere s-au format din sedimentele puse în lacurile antice, mările și mici corpuri terestre de apă, cum ar fi bălțile și lagunele. Șisturile de ulei depuse în bazinele lacurilor mari, în special cele de origine tectonică, sunt în general de grosime considerabilă în anumite părți. Mineralic, zăcămintele sunt compuse din marmură sau piatră de noroi argilă, posibil asociate cu tuf vulcanic și depozite minerale evaporite. Depozitele majore de șisturi petroliere de acest tip sunt Formația Fluviului Verde (GRF) din vestul Statelor Unite, datând de la Eocen Epoch; șisturi de petrol găsite în Republica Democratică Congo, care au fost stabilite în perioada triasică; și șistul Albert din New Brunswick, Canada, de origine Mississippian.

Șisturile de ulei depuse în medii marine superficiale sunt mai subțiri decât șisturile de origine lacustră, dar cu o suprafață mai mare. Fracția minerală este în cea mai mare parte argilă și silice, deși apar și carbonați. Depuneri extinse de șisturi negre din acest soi s-au format în perioada Cambriană în nordul Europei și în Siberia; Perioada Siluriei din America de Nord; perioada Permiană în sudul Braziliei, Uruguay și Argentina; Perioada Jurasică din vestul Europei; și Epoca Miocenului din Perioada Neogenă în Italia, Sicilia și California.

Șisturile petroliere depuse în lacurile mici, bălți și lagune se găsesc asociate cu cusăturile de cărbune. Depozite de acest tip se găsesc într-o secvență găsită în vestul Europei care datează din perioada Permiană și în depozitele din nord-estul Chinei, stabilite la începutul erei cenozoice.

Compoziție chimică

Șisturile de ulei constau din materie organică solidă înrădăcinată într-o matrice minerală anorganică. Din punct de vedere chimic, conținutul de minerale constă în principal din siliciu, calciu, aluminiu, magneziu, fier, sodiu și potasiu care se găsesc în silicate, carbonat, oxid și minerale sulfide.

Compoziția chimică a materiei organice este variabilă. Este format în principal din molecule organice complexe care conțin hidrogen și carbon, precum și anumite cantități de elemente heteroatomice oxigen, azot și sulf. Elementele heteroatomice au efecte importante asupra proprietăților uleiului extras din șisturi, influențând frecvent alegerea proceselor de perfecționare și perfecționare, iar șisturile din diferite regiuni și origini geologice diferite sunt uneori cunoscute pentru conținutul acelor elemente cruciale. De exemplu, sistul de ulei kukersit din Estonia este remarcat pentru faptul că este bogat în oxigen. Șisturile petroliere originare în mediile lacurilor saline, cum ar fi șisturile GRF din vestul Statelor Unite, tind să fie bogate în azot, în timp ce șisturile petroliere marine, precum cele din Maroc, Egipt, Israel și Iordania sunt bogate în sulf.

Conținut mineral

Constituenții minerali ai șisturilor petroliere variază în funcție de tipul de sedimente. Unele sunt adevărate șisturi în care predomină mineralele de argilă, cum ar fi Garden Gulch Membru al GRF din Utah. Alții, precum membrul Parachute Creek din GRF din Colorado, sunt pietre de marlă, care conțin dolomită sau calcită, precum și minerale de silicat, cum ar fi argila, cuarțul și feldspatul.

Diferitele depozite de șisturi petroliere care au fost minate în întreaga lume de la începutul secolului XX au variat de la șist la marmură până la piatră de noroi carbonatată. Toate sunt roci sedimentare cu granulație relativ fină, deoarece depozitele de sediment grosier precum nisipul nu sunt compatibile cu conservarea materialului organic. Gresia găsită în partea din Wyoming a GRF, de exemplu, reduce semnificativ bogăția organică a șisturilor de ulei.

În GRF, mineralele saline, cum ar fi nahcolitul, trona și dawsonitul, împreună cu o serie de alte minerale neobișnuite, au fost formate cel mai probabil în condiții extrem de saline și stratificate în apa unui lac Eocen. Stratificarea chimică ar fi creat un mediu bogat în dioxid de carbon, bogat în oxigen, în straturile inferioare sărate ale lacului, care ar fi contribuit la păstrarea materiei organice, la depozitarea mineralelor anorganice și la descompunerea unei cantități mari de argilă transportată ca sediment.