Content
- Formació de rius verds:
- -Geologia
- -Desenvolupaments històrics
- -Recursos de Petroli
- -Altres recursos minerals
- Esquió petrolífera de Devonià i Mississippí de l'Est:
- -Entorn de reposició
- -Resources
Esquistó d’oli dels EUA: Mapa de zones subratllades per la formació fluvial verda a Colorado, Utah i Wyoming, Estats Units (després de Dyni, 2005) i zones principals de esquistols petrolífers de Devoni minables a l'est dels Estats Units (després de Matthews i d'altres 1980). Feu clic per ampliar el mapa.
Als Estats Units hi ha nombrosos dipòsits d’esquist de petroli, que van des de Precambrià fins a l’edat terciària. Els dos dipòsits més importants es troben a la Formació del riu verd de l'Eocè a Colorado, Wyoming i Utah i a les esquistes negres de Devonià i Mississipí a l'est dels Estats Units. L’esquistó de petroli associat als dipòsits de carbó d’edat Pennsilvània també es troba a l’est dels Estats Units. Es coneix que altres dipòsits es troben a Nevada, Montana, Alaska, Kansas i altres llocs, però aquests són massa petits, massa baixos, o encara no han estat prou explorats (Russell, 1990, p. 82-157). considerats com a recursos per als efectes d’aquest informe. A causa de la seva grandària i grau, la majoria de les investigacions s'han centrat en el dipòsit del riu Verd i els dipòsits de Devonià i de Mississipí.
Formació de rius verds:
-Geologia
Els sediments lacustres de la formació del riu verd es van dipositar en dos grans llacs que van ocupar 65.000 km2 en diverses conques estructurals sedimentàries de Colorado, Wyoming i Utah durant el temps primerenc fins a l'Eocè mitjà. La pujada de la muntanya Uinta i la seva extensió cap a l'est, l'anticlinal de la conca axial, separen aquestes conques. El sistema del llac Green River va existir des de fa més de 10 milions d’anys durant un temps de clima temperat i temperat subtropical. Durant algunes parts de la seva història, les conques del llac es van tancar i les aigües van arribar a ser extremadament salines.
Les fluctuacions de la quantitat d’aigua que flueix amb rierols van provocar grans extensions i contraccions dels llacs, com ho demostra l’entrellat generalitzat d’estrats lacustres marins amb llits de gres i pedres de terra derivades. Durant els períodes àrids, els llacs es van contraure i les aigües es van tornar cada cop més salines i alcalines. El contingut en aigua del llac en carbonats i clorurs de sodi solubles va augmentar, mentre que els carbonats divalents de Ca + Mg + Fe menys solubles es van precipitar amb sediments rics en orgànics. Durant els períodes més secs, les aigües del llac van assolir salinitats suficients per precipitar llits de nahcolita, halita i trona. Les aigües dels porus dels sediments eren prou salines com per precipitar els cristalls disseminats de nahcolita, escurça i dawsonita juntament amb una sèrie d’altres minerals de carbonat i silicats autògens (Milton, 1977).
Un aspecte destacable de la mineralogia és la manca completa de minerals sulfat autogenics. Tot i que probablement el sulfat va ser un anió important a les aigües del corrent que entra als llacs, l'ió sulfat es va consumir totalment pel bacteri reductor de sulfats del llac i les aigües dels sediments segons la següent reacció generalitzada d'oxidació-reducció:
2CH2O + SO4-2 ? 2HCO3-1 + H2S
Tingueu en compte que es formen dos moles de bicarbonat per cada mol de sulfat que es redueix. El sulfur d'hidrogen resultant podria reaccionar amb el Fe ++ disponible per precipitar-se com a minerals de sulfur de ferro o escapar dels sediments com a gas (Dyni, 1998). Altres fonts principals de carbonat són les algues que secreten el carbonat càlcic, la hidròlisi de minerals de silicats i l’entrada directa dels fluxos d’entrada.
Les aigües càlides del llac alcalí dels llacs del riu Eocè Verd van proporcionar unes condicions excel·lents per a l’abundant creixement d’algues verdes blaves (cianobacteris) que es creu que són el principal precursor de la matèria orgànica en el esquistó del petroli. Durant els temps de refrescament de les aigües, els llacs van acollir una gran varietat de peixos, rajos, bivalves, gasteròpodes, ostracodes i altra fauna aquàtica. Les zones perifèriques als llacs van donar suport a un gran i variat conjunt de plantes terrestres, insectes, amfibis, tortugues, sargantanes, serps, cocodrils, aus i nombrosos animals mamífers (McKenna, 1960; MacGinitie, 1969; i Grande, 1984).
-Desenvolupaments històrics
Es coneix des de fa anys que es produeix esquistó a la formació del riu verd a Colorado, Utah i Wyoming. Durant els primers anys de la dècada de 1900, es va establir clarament que els dipòsits del riu Verd eren un recurs important de petroli d'esquist (Woodruff and Day, 1914; Winchester, 1916; Gavin, 1924). Durant aquest període primerenc, es va investigar el riu Verd i altres jaciments, entre els quals hi havia el sistema de esquistró petrolífer de la Formació Fosfòria marina de l’època permiana a Montana (Bowen, 1917; Condit, 1919) i el sist de petroli en els llacs terciaris propers a Elko, Nevada (Winchester, 1923).
El 1967, el Departament d’Interior dels EUA va iniciar un ampli programa per investigar la comercialització dels dipòsits de esquistes del riu Verd. Els dramàtics augments dels preus del petroli derivats de l’embargament del petroli de l’OPEC del 1973-74 van provocar un nou ressorgiment d’activitats de xistró durant els anys 70 i a principis dels anys vuitanta. El 1974 es van proposar diverses parcel·les de terres públiques de xistó a Colorado, Utah i Wyoming per a la seva licitació competitiva en el marc del Programa federal d'arrendament de sistes de petroli. Es van arrendar dos trams a Colorado (C-a i C-b) i dos a Utah (U-a i U-b) a empreses petrolieres.
Es van construir grans instal·lacions mineres subterrànies, incloent-hi eixos verticals, entrades de pilar i cambres i retòries in situ modificades als tractaments C-a i C-b, però es va produir poc o gens d’esquist. Durant aquest temps, Unocal Oil Company va desenvolupar les seves instal·lacions de esquistol de petroli en terrenys de propietat privada al costat sud de la conca de la cala de Piceance. Les instal·lacions incloïen una mina d’habitació i pilar amb una entrada en superfície, una rèplica de 10.000 barils / dia (1.460 tones / dia) i una planta d’actualització. A pocs quilòmetres al nord de la propietat Unocal, Exxon Corporation va obrir una mina de pistes amb una entrada de superfície, carreteres de transport, dipòsit de roques residuals i un dipòsit i presa de dipòsit d'aigua.
El 1977-78, l'Oficina de Mines dels Estats Units va obrir una mina experimental que incloïa un eix de 723 m de profunditat amb diverses entrades de pilar i sala a la part nord de la conca de la cala Piceance per realitzar investigacions sobre els dipòsits més profunds de esquistó del petroli, que es combinen amb nahcolita i dawsonita. El lloc es va tancar a finals dels anys vuitanta.
Es van gastar prop de 80 milions de dòlars a les vies U-a / U-b a Utah per part de tres empreses energètiques per enfonsar un eix vertical de 313 m de profunditat i un camí de transport inclinat cap a una zona de gran grau de esquistó i obrir diverses entrades petites. Entre les altres instal·lacions es van incloure un edifici de serveis de mines, plantes de tractament d'aigües residuals i una presa de retenció d'aigua.
El projecte Seep Ridge es troba al sud dels tractes U-a / U-b, finançat per Geokinetics, Inc. i el Departament d’Energia dels Estats Units, produït oli de esquistó mitjançant un mètode de rèplica superficial in situ. Es van produir diversos milers de barrils de petroli d'esquist.
La planta de shale oil Unocal va ser l’últim gran projecte per produir oli de esquistos a partir de la Formació Green River. La construcció de plantes va començar el 1980, i la inversió de capital per a la construcció de la mina, la replica, la millora de la planta i altres instal·lacions va ser de 650 milions de dòlars. Unocal va produir 657.000 tones (uns 4,4 milions de bbls) de petroli d'esquist, que van ser enviades a Chicago per perfeccionar combustibles de transport i altres productes en el marc d'un programa parcialment subvencionat pel govern dels Estats Units. La taxa de producció mitjana dels darrers mesos d’operació va ser d’unes 875 tones (uns 5.900 barrils) d’oli de esquistí al dia; la instal·lació es va tancar el 1991.
En els darrers anys, Shell Oil Company va iniciar un projecte de camp experimental per recuperar l'oli de esquistos mitjançant una tècnica in situ propietària. Alguns detalls sobre el projecte s’han anunciat públicament i els resultats fins ara (2006) semblen afavorir la continuació de la investigació.
-Recursos de Petroli
A mesura que es van fer més coneguts els dipòsits de esquistols del riu Verd a Colorado, les estimacions del recurs van passar d’uns 20 mil milions de barrils el 1916, a 900 mil milions de barrils el 1961 i a 1,0 bilions de barrils (~ 147 milions de tones) el 1989 (Winchester, 1916, pàg. 140; Donnell, 1961; Pitman i altres, 1989). A la figura 17 es mostra una secció litològica i un resum dels recursos per zones d’esquist de petroli a la conca del Piceance Creek.
Els recursos de esquistos verds de Green River a Utah i Wyoming no són tan coneguts com els de Colorado. Trudell i altres (1983, pàg. 57) van calcular els recursos mesurats i estimats de petroli d'esquist en una àrea d'aproximadament 5.200 km.2 a la conca oriental de la Uinta, Utah, hauria de tenir 214 mil milions de barrils (31 mil milions de tones), dels quals aproximadament un terç es troba a la rica zona de esquistes de caoba. Culbertson i altres (1980, pàg. 17) van estimar que els recursos de esquistos de la formació del riu verd a la conca del riu verd al sud-oest de Wyoming van ser de 244 mil milions de barrils (~ 35 mil milions de tones) de petroli d'esquist.
També hi ha recursos addicionals a la conca de Washakie a l'est de la conca del riu Verd al sud-oest de Wyoming. Trudell i altres (1973) van informar que diversos membres de la formació del riu verd a Kinney Rim al costat oest de la conca de Washakie contenen seqüències de graus de petroli de grau baix o moderat en tres forats bàsics. Dues seqüències d’esquist de petroli al membre de Laney, d’uns 11 i 42 m de gruix, tenen una mitjana de 63 l / t i representen fins a 8,7 milions de tones d’oli de xisto in situ per quilòmetre quadrat. No es va notificar una estimació total del recurs a la conca de Washakie per manca de dades de la superfície.
-Altres recursos minerals
A més de l’energia fòssil, els dipòsits de esquistols del riu Verd a Colorado contenen valuosos recursos de minerals de carbonat de sodi inclòs el nahcolita (NaHCO3) i dawsonita. Els dos minerals es combinen amb esquistes d’oli de gran grau a la part nord profunda de la conca. Dyni (1974) va estimar el recurs total de nahcolita en 29 mil milions de tones. Beard i altres (1974) estimaven gairebé la mateixa quantitat de nahcolita i 17 mil milions de tones de dawsonita. Els dos minerals tenen valor per la cendra de soda (Na2CO3) i la dawsonita també té un valor potencial per a la seva alúmina (Al2O3) contingut. És probable que aquest últim mineral es recuperi com a subproducte d'una operació de esquila de petroli. Una empresa és solució minera de nahcolita per a la fabricació de bicarbonat de sodi a la part nord de la conca del Piceance Creek, a unes profunditats d’uns 600 m (Dia, 1998). Una altra companyia va aturar la nahcolita minera de solució el 2004, però ara processa la cendra de sosa obtinguda dels dipòsits de trona de Wyoming per a la fabricació de bicarbonat de sodi.
El membre del Wilkins Peak de la formació del riu verd a la conca del riu verd al sud-oest de Wyoming, no només conté esquís de petroli, sinó també el major recurs mundial de carbonat de sodi natural conegut com trona (Na2CO3.NaHCO3.2H2O).El recurs trona s'estima en més de 115 mil milions de tones en 22 llits que van des dels 1,2 als 9,8 m de gruix (Wiig i altres, 1995). El 1997, la producció de trones a partir de cinc mines va ser de 16,5 milions de tones (Harris, 1997). Es perfecciona Trona en cendres de sosa (Na2CO3) utilitzat en la fabricació d’ampolles i vidre pla, soda de cocció, sabó i detergents, productes químics per al tractament de residus i molts altres productes químics industrials. S’obté una tona de cendra de sosa a partir d’unes dues tones de mineral de trona. Wyoming trona subministra aproximadament el 90 per cent de les necessitats de cendres de soda dels EUA; a més, s’exporta aproximadament un terç de la cendra de sosa de Wyoming produïda.
A la part més profunda de la conca de la cala de Piceance, el sistema de petró de Green River conté un recurs potencial de gas natural, però la seva recuperació econòmica és discutible (Cole i Daub, 1991). El gas natural també és present als dipòsits de esquistols del riu Verd al sud-oest de Wyoming i, probablement, al sist de petroli a Utah, però en quantitats desconegudes. A la taula 8 es mostra un resum dels esquists i recursos minerals de la formació de rius verds a Colorado, Wyoming i Utah.
Esquió petrolífera de Devonià i Mississippí de l'Est:
-Entorn de reposició
L'esquema marí ric en orgànic negre i els sediments associats de l'època devoniana i de l'edat primerenca de Misisipi es troben al voltant d'uns 725.000 km.2 a l'est dels Estats Units. Aquestes esquistes han estat explotades durant molts anys com a recurs de gas natural, però també s’han considerat com un recurs potencial de baix grau de petroli d’esquist i urani (Roen i Kepferle, 1993; Conant i Swanson, 1961).
Al llarg dels anys, els geòlegs han aplicat nombrosos noms locals a aquests esquistos i roques associades, inclosos els Chattanooga, New Albany, Ohio, Sunbury, Antrim i altres. Un informe que detalla l'estratigrafia, l'estructura i el potencial de gas d'aquestes roques a l'est dels Estats Units ha estat publicat per l'Enquesta Geològica dels Estats Units (Roen i Kepferle, 1993).
Els esquistos negres es van dipositar durant l'època Devonià i el Mississipi precoç en un gran mar epeiric que cobria gran part dels Estats Units mitjans i orientals a l'est del riu Misisipi. L’àrea incloïa l’ampla plataforma interior i poc profunda a l’oest que baixa cap a l’est fins a la conca dels Apal·les. La profunditat fins a la base de les esquistes negres de Devonià i Mississippiana va des de les exposicions superficials a la plataforma interior fins a més de 2.700 m al llarg de l’eix deposicional de la conca dels Apal·les (de Witt i altres, 1993, la seva pl. 1).
El mar Devonià tardà era relativament poc profund amb una acció de corrent i onades mínima, molt semblant al medi on es va dipositar l'Esquil d'alumini de Suècia a Europa. Una gran part de la matèria orgànica de l’esquema negre és la bituminita amorfa, tot i que alguns organismes fòssils estructurats com Tasmanites, Botryococcus, Foerstia, i se n’han reconegut d’altres. Els conodonts i braquiòpodes linguloides es distribueixen poc a través d'alguns llits. Tot i que gran part de la matèria orgànica és amorfa i d’origen incert, es creu generalment que gran part d’ella provenia d’algues planctòniques.
A les parts distants del mar de Devonià, la matèria orgànica es va acumular molt lentament juntament amb sediments argilosos de gra fines en aigües mal oxigenades i lliures d’organismes que s’enterren. Conant i Swanson (1961, pàg. 54) van estimar que 30 cm de la part superior de l’esquila de Chattanooga dipositada a la plataforma interior a Tennessee podria representar fins a 150.000 anys de sedimentació.
Les pistes negres s’espesseixen cap a l’est cap a la conca dels Apal·les a causa de la creixent quantitat de sediments clàstics que es van vessar al mar de Devonià des de l’alta muntanya d’Appalaqui situada a l’est de la conca. La pirita i la marcasita són abundants minerals autigènics, però els minerals carbonatats són només una fracció menor de la matèria mineral.
-Resources
El recurs de shale oil es troba a la part de la Plataforma Interior on els esquists negres són els més rics i els més propers a la superfície. Tot i que és conegut durant molt de temps que produeix petroli després de la rèplica, la matèria orgànica de l’esquist negre Devonià-Mississippiana produeix només la meitat de la matèria orgànica de l’esquistó del riu Verd, que es creu que es pot atribuir a diferències en el tipus de matèria orgànica. (o tipus de carboni orgànic) a cadascuna de les esqueles de petroli. L’esquist de petroli Devonià-Misisipi té una proporció més elevada de carboni orgànic aromàtic a alifàtic que el esquist de petroli de Green River, i es demostra per l’equilibri material que Fischer assegura que produeix molt menys oli d’esquist i un percentatge més elevat de residus de carboni (Miknis, 1990).
L'esquistor hidràulic de devònia-mississipià pot augmentar el rendiment del petroli en més del 200 per cent del valor determinat pel test Fischer. En canvi, la conversió de la matèria orgànica en petroli per hidrorreortació és molt menor per a la esquila de petroli de Green River, aproximadament del 130 al 140 per cent del valor del test Fischer. Altres esquistes de petroli marí també responen favorablement a la hidroretortació, amb rendiments inferiors o superiors al 300 per cent del test Fischer (Dyni, i altres, 1990).
Matthews i altres (1980) van valorar les esquistes de petroli Devonià-Misisipi a les zones de la Plataforma Interior on les esquelles són prou riques en matèria orgànica i prou a prop de la superfície per poder ser aprofitades per un fossat obert. Els resultats de les investigacions a Alabama, Illinois, Indiana, Kentucky, Ohio, Michigan, l'est de Missouri, Tennessee i Virgínia de l'Oest van indicar que el 98% dels recursos miners de superfície propera es troben a Kentucky, Ohio, Indiana i Tennessee (Matthews, 1983). .
Els criteris per a l'avaluació del recurs d'esquist de petroli de Devonià i Mississippí utilitzat per Matthews i altres (1980) van ser:
- Contingut de carboni orgànic: = 10 per cent de pes
- Sobrecàrrega: = 200 m
- Relació de ratlles: = 2,5: 1
- Gruix del llit d'esquistos: = 3 m
- Mineria i hidratació a cel obert
Sobre la base d'aquests criteris, es va estimar que els recursos totals de petroli de esquist Devonià i Mississippí van ser de 423 mil milions de barrils (61 mil milions de tones).