Termodinámica de salida de gases I

Termodinámica de salida de gases Figura 1  
Con el tipo de condrita carbonosa de una sustancia como la principal fuente de carbono de la superficie, se plantea la cuestión en cuanto al destino de ese material bajo calor y presión, y de las condiciones que se encontraría con que las fuerzas de empuje llevó parte de él hacia la superficie.

Este problema ha sido abordado por la termodinámica, la mayoría a fondo por Chekaliuk (1976). Su conclusión fue que, a presión suficiente, como que a una profundidad de 200 km o menos, una mezcla de moléculas de hidrocarburos sería la configuración de equilibrio, a pesar de una temperatura que sería muy por encima de la temperatura de disociación para estas moléculas (Figura 1 ). La presión se proporcionan estas moléculas con una cierta estabilidad, aunque cualquier molécula de hecho puede tener un interior de la energía suficiente a desmoronarse a la temperatura elevada. A altas presiones la asamblea en su conjunto no tiene suficiente energía para generar el mayor volumen que las moléculas disociadas exigiría. Fragmentos instantáneamente se reformará de tal manera que satisfaga la restricción volumétrica. N molécula tiene una estabilidad permanente, pero un conjunto estadístico de moléculas de hidrocarburos representará un equilibrio promedio. La mezcla detallada de las moléculas dependerá de la presión y temperatura, y en el carbono - hidrógeno presente relación. Otros átomos que pueden estar presentes también, tales como oxígeno y nitrógeno, se formará una gran variedad de moléculas complejas con el carbono y el hidrógeno. Átomos de metal que pueden estar presentes en los alrededores se formará una gama de compuestos organo-metálicos moléculas en estas circunstancias.

Incluso con el conocimiento de que los diamantes y sus inclusiones de alta presión han proporcionado, se ha argumentado que los hidrocarburos no podía venir de estos niveles de profundidad, porque no podría sobrevivir a temperaturas que se alcanzan en la corteza a una profundidad inferior a 20 kilómetros ( Hunt, 1975), pero estas discusiones en la literatura del petróleo no han incluido a los efectos de presión.

Figura 1 . Estabilidad de hidrocarburos a temperaturas y presiones en la tierra (desde Chekaliuk, 1976). La presión-temperatura régimen de la Tierra se indica por la región sombreada. Los cálculos termodinámicos indican dominios en los que varias moléculas de hidrocarburos son estables. Las líneas marcadas parafinas, naftenos y aromáticos encerrar dominios en los que sería una mezcla de moléculas de hidrocarburos establecidos a partir de hidrógeno y carbono, y al cruzar hacia el exterior de estos dominios los porcentajes indicados se conservaría. El metano es esencialmente estable a la izquierda de la línea marcada 95 por ciento, y 10 por ciento todavía se mantiene sobre el cruce a la derecha de la línea tan marcada (es decir, 90 por ciento se disocian en hidrógeno y carbono). De acuerdo con estos cálculos, la mayor parte de los componentes del petróleo estaría presente en equilibrio de una mezcla de carbono-hidrógeno a una profundidad de entre 100 y 300 km, y el metano de transmisión hasta podría llevar una fracción significativa de estos componentes del petróleo hacia la superficie. b, bar, kb, kilobar; km, kilómetro; m, metro, T, la temperatura.

La combinación estadística de moléculas de hidrocarburos que se esperan de un material de condrita carbonosa de origen, al ser menos denso que la roca circundante, habría fuerzas de empuje que conduce hacia la superficie. Si está presente en una localidad en una concentración suficiente, el líquido se fractura la roca sólida, y ascender en la fractura como la porosidad. (Difusión molecular en las rocas a grandes distancias es un proceso demasiado lento para ser de alguna importancia, incluso en la larga escala temporal de la geología.) En ese recorrido hacia arriba, la temperatura y la presión se disminuye, y las diferentes moléculas que llegan niveles donde la temperatura era lo suficientemente bajo como para que puedan alcanzar la estabilidad. Cada una de estas moléculas dejaría entonces de la "sillas musicales" del juego, y quedar efectivamente permanente. Si hay una alta relación de hidrógeno a carbono en la corriente, los hidrocarburos saturados se convertiría en un componente principal, y con hidrógeno suficiente metano, el más estable de todas las moléculas de hidrocarburo, puede convertirse en gran medida el componente predominante. En metano profundidad se comportará como un líquido químicamente, y se disolverá los hidrocarburos más pesados ​​que pueden estar presentes, y por lo tanto reducen en gran medida la viscosidad del fluido entero.

La corriente continua al alza que adquirir más y más de tales moléculas inmutables, y el producto final que puedan quedar atrapados en los embalses que aprovechar para el petróleo y el gas, es el producto final de este proceso. La química detallada de los aceites en cada región representa entonces esta fase final de las moléculas de aceite en su camino hacia arriba, y que la química será determinado por el régimen de presión-temperatura del flujo ha experimentado, la inicial hidrógeno-carbono de la mezcla, y, posiblemente, la superficie acciones catalíticas y las contribuciones de las rocas a través del cual el flujo se ha ido.

En los niveles superficiales y bajas presiones, el metano, un gas de ahora, va a separar de los componentes más pesados, dejando a los que los fluidos de alta viscosidad, y por lo tanto mucho más sujeto a la retención en rocas del yacimiento: las cantidades de metano, que tendrían que haber sido en la corriente para facilitar el transporte de aceites, sería muchas veces mayor que la de los aceites, pero debido a la gran movilidad de gas metano, la mayor parte de éste deje de ser retenido en el suelo a niveles poco profundos.



Patrones horizontales y verticales de yacimientos de hidrocarburos

Todo el mundo piensa ahora de Arabia, el Golfo Pérsico, Irán e Irak como la región petrolera del mundo. De hecho, es un parche conectado grande que es rico en petróleo, que se extiende por 2.700 kilometros de las montañas del este de Turquía a través del valle del Tigris de Irak ya través de las montañas de Zagros de Irán en el Golfo Pérsico, en Arabia Saudita y más al sur en Omán (Figura 2). No hay ninguna característica que la geología o topografía de esta gran región entera tiene en común, y que le daría a cualquier indicio por lo que todo sería petróleo y el gas rico. Los depósitos de petróleo son diversos en diferentes tipos de roca, en las rocas de edades muy diferentes, y ellas están cubiertas de caprocks muy diferentes. Se encuentran en una topografía de montañas plegadas en Turquía y en las altas montañas de Zagros de Irán, en el valle del río de los ríos Tigris en Irak, en el Golfo Pérsico en sí, en las llanuras de Arabia y en las regiones montañosas de Omán. No puede haber sido una cuestión de suerte que esta región conectada tenía tan prolíficos un suministro de petróleo y gas, pero como resultado de circunstancias totalmente diferentes en diferentes partes de la región. Estas formaciones con hidrocarburos representan los tiempos tan diferentes entre sí que no habría sido ninguna similitud en el clima o en los tipos de vegetación que allí existieron durante la deposición, así como que no existe similitud en las rocas del yacimiento o en las caprocks de la regiones diferentes ahora. Sin embargo, es un hecho sorprendente que la química detallada de estos aceites es similar sobre la totalidad de esta región grande (Kent y Warman, 1972). Sin duda, este es un ejemplo de la necesidad de invocar a un fenómeno de escala más grande para la causa del suministro de petróleo a cualquier escala se puede ver en la geología de la corteza exterior.

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