Chương 1: Ý nghĩa chính trị - kinh tế của dầu khí trong nền kinh tế quốc dân Trang 16 CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC CỦA DẦU VÀ KHÍ HYDROCACBON TỰ NHIÊN ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu nguồn gốc của dầu khí để người học có được kiến thức nền tảng cho các chương sau. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢Về kiến thức: - Giải thích được nguồn gốc của dầu khí và HC tự nhiên. ➢Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho sinh viên, tính kiên nhẫn, chăm chỉ và khả năng làm việc theo nhóm. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học.
Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết. - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn.
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 17 ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không. ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không. ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không.
❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGUỒN GỐC DẦU KHÍ I M. Gubkin hoàn toàn đúng khi lưu ý rằng: "Giải đáp đúng đắn nguồn gốc dầu trong tự nhiên đối với chúng ta không chỉ có ý nghĩa về lý thuyết khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn bậc nhất. Chỉ khi nào chúng ta có được khái niệm đúng đắn về những quá trình mà nhờ chúng dầu được tạo thành, chúng ta sẽ biết được các mỏ dầu được hình thành trong vỏ trái đất như thế nào, sẽ biết tất cả các dạng cấu trúc và đặc trưng trầm tích của vỉa thuận lợi cho sự tập trung dầu và sẽ nhận được từ những số liệu trên các chỉ dẫn tin cậy.
Chúng ta phái tìm dầu ở những nơi nào và tổ chức việc tìm kiếm chúng như thế nào cho hợp lý". Những lời này của Gubkin cho đến nay vẫn không mất đi tính cấp thiết của mình. Hiểu biết điều kiện hình thành dầu mỏ và những quy luật phân bố các tích tụ của nó trong vỏ trái đất cho phép tiến hành tìm kiếm mỏ dầu một cách khoa học và hiệu quả. Theo Gubkin quá trình thành tạo và tích tụ dầu trong thạch quyển có “tính giai đoạn”.
Ở đây ông chia toàn bộ quá trình lịch sử tự nhiên thống nhất thành những giai đoạn sau: ✓ Tích tụ chất hữu cơ sinh dầu ban đầu. Những chất hữu cơ này chôn vùi trong trầm tích. Sự thành tạo hyđrocacbon dầu mỏ diễn ra trong quá trình biến đổi chất hữu cơ nảy. ✓ Dịch chuyển hyđrocacbon dầu từ các tầng sinh dầu tới đá kênh dẫn và di chuyển tiếp theo vỉa - kênh dẫn (di chuyển biên) hay theo các khe nứt vả đã gãy phá Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 18 hủy (di chuyển thẳng đứng).
✓ Tập trung dầu và khí khi có điều kiện về thạch học hay cấu trúc thuận lợi trên đường di chuyển của chúng trong lòng đất vả tạo thành các tích tụ (mỏ) dầu khí. ✓ Phân bố lại hay phá hủy mỏ khi bắt đầu những điều kiện địa chất nhất định.Gubkin lần đầu tiên trong khoa học địa chất dầu thế giới đã chỉ ra rằng sự xuất hiện và phát triển quá trình hình thành vả tích tụ dầu trong lòng đất, về mặt nguồn gốc, diễn ra bởi tổ hợp các nhân tố, trong đó: ▪ Những điều kiện cổ địa lý vả tướng - trầm tích khi tích lũy các điệp sinh dầu cùng các thành tạo trầm tích vây quanh chúng ▪ Đặc điểm cấu trúc kiến tạo và phát triển của lãnh thổ đang xét ▪ Điều kiện phân bố kênh dẫn ▪ Sự thay đổi điều kiện nhiệt độ áp suất của môi trường xung quanh theo không gian và thời gian ▪ Đặc điểm chuyển động của nước vỉa ▪ Điều kiện bảo tổn tích tụ mỏ dầu Như vậy, tất cả nhân tố kể trên chỉ trong một tổ hợp và tương quan chặt chẽ nhất mới gây nên sự xuất hiện, phát triển quá trình hình thành và tích tụ dầu. Bởi vậy để dự báo tính chứa dầu trong lòng đất một cách có cơ sở khoa học, phải nghiên cứu tổng hợp tất cả các nhân tố địa chất nêu trên trên một nền lịch sử địa chất có tính đến sự thay đổi của chúng theo không gian và thời gian (địa chất). Tuy nhiên trong vấn đề nguồn gốc và tạo thành các tích tụ dầu còn rất nhiều điểm chưa rõ.
Nếu điều kiện địa chất và tính định hướng chung của quá trình hình thành và thành tạo tích tụ dầu có thể coi là phần nào đã xác định, thì quá trình biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu trong toàn bộ trình tự và trong từng chi tiết còn chưa được nghiên cứu, nhất lả về mặt sinh hóa và địa hóa. Do đó, những giả thuyết hiện nay cần phải được chính xác hóa và kiểm tra thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, liên hệ chúng với những quan sát thực địa. Đã có rất nhiều vấn đề tranh luận được đưa ra là do tính phức tạp về nguồn gốc dầu khí. Bản thân dầu khí có tính năng động di chuyển cao nên chúng tạo thành những tích tụ có giá trị công nghiệp ở rất xa nơi chúng được sinh ra.
Bởi vậy từ "mỏ dầu khí" phải được hiểu như là nơi chúng được tích tụ lại. Khả năng di chuyển to lớn của hyđrocacbon dạng lỏng và dạng khí cùng khả năng thành tạo các tích tụ tại những nơi rất xa chỗ chúng sinh ra đã tạo ra những khó khăn đặc biệt khi nghiên cứu nguồn gốc của chúng. Bởi vậy người ta phải dùng những số liệu thực nghiệm (mô hình hóa các quá trình thành tạo dầu trong điều kiện phòng Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 19 thí nghiệm) khi nghiên cứu nguồn gốc của chúng. Trong nửa sau thế kỷ XIX, có một số công trình nghiên cứu được công bố, trong đó đã đưa ra một số ý tưởng về nguồn gốc của dầu và khí hydrocacbon tự nhiên như: 2.
Thuyết hữu cơ Lomonoxop khẳng định dầu khí có nguồn gốc hữu cơ. Lúc đầu chưng cất gan cá voi → thành phần của dầu. Trong rong, tảo chưng cất → cũng lấy được thành phần của dầu Bởi vì trong khi phân tích hữu cơ thì thấy có rất nhiều thành phần Hydrocacbon và cả N, O, S. Trong động, thực vật có hầu hết các nguyên tố kim loại trong bảng hệ thống tuần hoàn (tỉ lệ khác nhau, tuỳ theo cấu trúc của các loài động thực vật) Thế kỷ 19, các nhà bác học nghiên cứu bùn ở cửa sông, bùn sú vẹt thì ngoài sát động thực vật còn phát hiện ra một số lượng lớn vi khuẩn → vừa phân huỷ, phân loại vật liệu hữu cơ ra nhiều thành phần khác nhau, bản thân vi khuẩn cũng cấu tạo từ vật chất hữu cơ chứa C, H,… Khi lấy bùn chưng cất ở 15-20oC trở lên thì cũng thu được tất cả các sản phẩm của dầu mỏ Brubkin lấy đá sét ở các lớp trầm tích khác nhau (sét kết) đem chưng cất từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao cũng nhận được các sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp.
Họ cũng tính được lượng H, C có trong hợp chất chứa trong trầm tích, thấy được sự tương quan thú vị là nếu có nhiều vật liệu hữu cơ thì sản phẩm của dầu càng nhiều lên. Thuyết sinh vật học Đa số các nhà địa chất coi dầu lửa giống như than và khí tự nhiên là sản phẩm của sự nén và nóng lên của các vật liệu hữu cơ trong các thời kỳ địa chất. Theo lý thuyết này, nó được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại sau quá trình phân rã xác các động vật và tảo biển nhỏ thời tiền sử (các cây cối trên mặt đất thường có khuynh hướng hình thành than). Qua hàng thiên niên kỷ vật chất hữu cơ này trộn với bùn, và bị chôn sâu dưới các lớp trầm tích dày.
Kết quả làm tăng nhiệt và áp suất khiến cho những thành phần này bị biến hoá, đầu tiên thành một loại vật liệu kiểu sáp được gọi là kerogen, và sau đó thành một hydrocarbons khí và lỏng trong một quá trình được gọi là catagenesis. Bởi vì hydrocarbons có mật độ nhỏ hơn đá xung quanh, chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào bẫy bên dưới những tảng đá không thể ngấm qua, bên trong những lỗ xốp đá gọi là bể chứa. Sự tập trung hydrocarbons bên trong một bẫy hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách khoan và bơm. Thuyết vô cơ Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 20 Nhà bác học Đức A.Gumbold lần đầu tiên đã đưa ra ý tưởng về nguồn gốc vô cơ (dưới sâu) của dầu.
Sau đó, Menđêlêêp (1877) đã đưa ra giả thuyết cacbid về nguồn gốc đầu. Dựa vào kết quả những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, Menđêlêép đã đi đến kết luận vế khả năng thành tạo hyđrocacbon dầu mỏ trong điều kiện tự nhiên bằng con đường tác dụng hơi nước lên cacbid kim loại nặng.