ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM THĂM DÒ, THEO DÕI MỎ docx

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

TSKH.Hòang Đình Tiến

ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ VÀ
PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM
THĂM DÒ, THEO DÕI MỎ















NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2006


2
MỤC LỤC

Lời nói đầu 5

Chương 1
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ 7
1.1 Nguồn gốc vô cơ 9
1.2 Nguồn gốc vũ trụ 10
1.3 Nguồn gốc hữu cơ của dầu khí 12
Chương 2
TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA DẦU VÀ KHÍ
2.1 Thành phần và tính chất lý hóa của dầu 24
2.2 Thành phần và tính chất của khí tự nhiên 64
2.3 Thành phần và tính chất khí Condesat trong tự nhiên 68
2.4 Sản phẩm biến đổi của dầu trong tự nhiên 70
Chương 3
ĐÁ MẸ VÀ QUÁ TRÌNH SINH DẦU KHÍ
3.1 Vật liệu hữu cơ (VLHC) ban đầu, điều kiện tích lũy, chôn vùi
trong trầm tích 76
3.2 Mức độ chuyển hóa vật liệu hữu cơ (độ trưởng thành) 91
3.3 Sét phiến cháy, than đá cũng là đá mẹ của dầu, khí 120
Chương 4
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA CỦA CÁC SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI CỦA VLHC
4.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA DẦU 125

4.2 Sự thành tạo và đặc điểm đòa hóa của condensat 142
4.3 Sự thành tạo và đặc điểm đòa hóa khí 149
4.4 Đặc điểm đòa hóa bitum 164
4.5 Đặc điểm đòa hóa đồng vò của vật liệu hữu cơ, dầu và khí 169


3
4.6 Đòa hóa các tích lũy dầu khí, sự biến chất và phá hủy

177
Chương 5
QUAN HỆ KIẾN TẠO VỚI CÁC BỂ TRẦM TÍCH CHỨA DẦU KHÍ
5.1 Thành hệ, tướng đá và chu kỳ tích lũy trầm tích thuận lợi cho
quá trình sinh thành và tích lũy dầu, khí
181
5.2 Các kiểu bể trầm tích 201
Chương 6
SỰ DI CƯ HYDROCACBON
6.1 Di cư nguyên sinh 218
6.2 Di cư thứ sinh 230
Chương 7
SỰ HÌNH THÀNH CÁC TÍCH LŨY DẦU KHÍ
7.1 Điều kiện cơ bản để tồn tại các tích lũy dầu, khí 243
7.2 Quá trình hình thành các thân dầu, khí 250
7.3 Sự hình thành mỏ 257
7.4 Sự hình thành đới tích lũy dầu và khí 267
7.5 Phá hủy mỏ 271
7.6 Nước vỉa 273
Chương 8
ĐÁ CHỨA DẦU KHÍ
8.1 Đá chứa 280
8.2 Đặc điểm thạch học, cổ đòa lý đá chứa 282
8.3 Điều kiện nhiệt áp 285
8.4 Tính chất đá chứa 288
8.5 Các biến đổi thứ sinh 297
8.6 Phân loại đá chứa 311
8.7 Đá chắn 318

4
Chương 9
QUY LUẬT PHÂN BỐ CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ 323
9.1 Phân đới pha 324
9.2 Các yếu tố phân đới pha 327
9.3 Các phân đới mang tính khu vực 331
9.4 Quy luật phân bố các tích tụ dầu khí 335
Chương 10
PHÂN VÙNG TRIỂN VỌNG DẦU KHÍ
10.1 Nguyên tắc phân vùng đòa chất có chứa dầu khí 344
10.2 Phân vùng triển vọng dầu khí 346
10.3 Chế độ nhiệt động lực, thủy động lực và tính chu kỳ của trầm
tích 363

Chương 11

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÌM KIẾM, THĂM DÒ VÀ THEO DÕI MỎ 368
11.1 Các chỉ tiêu dự đoán mức độ chứa dầu khí 368
11.2 Các phương pháp đòa vật lý 378
11.3 Các phương pháp đòa hóa tìm kiếm thăm dò dầu khí 381
11.4 Theo dõi mỏ
458
11.5
Phương pháp tính trữ lượng mỏ dầu khí 463
11.6 Phương án khoan thông số 482
11.7 Phương án tìm kiếm mỏ dầu khí 492
11.8 Phương án thăm dò mỏ dầu khí 507

Tài liệu tham khảo

5
Lời nói đầu
Từ thời thượng cổ loài người đã phát hiện dầu là loại vật liệu rất
hữu ích phục vụ dân sinh và chiến tranh giữa các bộ lạc. Lúc này,
dầu chỉ xuất hiện ở các ao hồ, hố trũng hay vài điểm lộ trên mặt đất.
Sau công nguyên, loài người biết đào giếng hoặc đào một số hố, hào
múc dầu lên để dùng làm nguyên vật liệu xây dựng và thắp sáng.
Đến thế kỷ 18, loài người phải khoan sâu tới vài trăm mét mới lấy
được dầu. Thế kỷ 19, 20 nền công nghiệp luyện thép phát triển cho
phép loài người khoan sâu hơn, từ vài trăm mét đến vài ngàn mét,
mới lấy được dầu khí.

Ngày nay, các mỏ dầu khí gần mặt đất hầu như không còn nữa,
vì vậy, việc tìm kiếm dầu khí càng trở nên khó khăn hơn và phải tiến
hành khoan rất sâu dưới những điều kiện đòa chất phức tạp. Do đó,
con người đã cải tiến và phát triển nhiều công cụ mới giúp khoan sâu
vào lòng đất để phát hiện những mỏ dầu khí. Việc tổng hợp tài liệu,
đưa ra các cơ sở nghiên cứu khoa học, lý luận mang tính quy luật về
nguồn gốc, sinh thành, di cư và tích lũy hydrocacbon, các đới tích lũy
và quy luật phân bố dầu khí (đòa chấn, trọng lực, đòa hóa và đòa
chất) nhằm tìm ra các loại bẫy chứa có triển vọng.
Vì vậy, “Đòa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm dò,
theo dõi mỏ” là một trong các môn chuyên ngành rất quan trọng để
hiểu rõ bản chất của dầu, khí và sự phân bố trong không gian của
chúng. Nắm vững lý thuyết về đòa chất dầu khí sẽ giúp nhà đòa chất
tiến hành công tác tìm kiếm thăm dò có hiệu quả hơn.
Hiện nay, có nhiều tài liệu về lónh vực này, song để giúp cho sinh
viên nắm vững được đầy đủ các nguyên tắc tìm kiếm thăm dò dầu
khí cần có giáo trình thích hợp đáp ứng các nhu cầu trên. Vì vậy,

cuốn sách “Đòa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm dò, theo
dõi mỏ” được ra đời. Nội dung của cuốn sách này bao gồm:
- Phản ánh nguồn gốc hữu cơ của dầu khí, tức là chỉ ra loại vật
chất hữu cơ chủ yếu để sinh dầu, khí phổ biến nhất là các sinh vật
sống (bao gồm động thực vật, từ đơn bào đến đa bào).
- Tính chất dầu khí và sự phân bố chúng trong không gian.
- Các điều kiện khống chế tích lũy vật liệu hữu cơ và sự chuyển
hóa sang dầu.


6
- Quá trình sinh, di cư và tích lũy dầu khí vào bẫy chứa,
- Các kiểu bẫy chứa và khả năng chắn dầu khí
- Quá trình hình thành các tích tụ dầu khí.
- Quy luật phân bố các tích tụ dầu khí.
- Phân vùng triển vọng.
Sau khi nắm được quy luật sinh thành, di cư và tích lũy dầu khí
thì tiến hành tìm kiếm thăm dò dầu khí theo từng bước và áp dụng
nhiều phương pháp mới có hiệu quả v.v…
Cuốn “Đòa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm dò, theo
dõi mỏ” đã sử dụng nhiều số liệu, hình ảnh của các tác giả trên thế
giới và những đóng góp kinh nghiêm quý báu của tác giả trong thời
gian công tác trong lónh vực này. Ngoài ra, tác giả đã tham khảo, trao
đổi nhiều ý kiến với nhiều chuyên gia trong lónh vực đòa chất, đòa vật
lý, đòa hóa, hóa phân tích nhằm chính xác hóa các số liệu đưa ra. Tác
giả xin chân thành cảm ơn
Ngày nay, khoa học tìm kiếm, thăm dò dầu khí rất đa dạng và
phức tạp, đặc biệt đang phát triển mạnh trong lónh vực nghiên cứu
tìm các dấu tích sinh vật trong dầu (biomarker), kerogen bằng GCMS
và GCMS – MS nhằm tìm nguồn gốc sinh thành, đường di cư cũng

như quy luật phân bố các tích tụ dầu khí một cách chính xác hơn. Vì
vậy, cuốn sách này không tránh khỏi các khiếm khuyết. Rất mong
được bạn đọc quan tâm và góp ý.
Hy vọng cuốn “Đòa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm
dò, theo dõi mỏ” có thể giúp cho sinh viên nắm vững chuyên môn và
tiếp tục nghiên cứu phục vụ trong sản xuất, đồng thời hổ trợ các học
viên hiện đang học cao học và làm nghiên cứu sinh trong lónh vực đòa
chất dầu khí, đòa hóa dầu khí và đặc biệt mang nhiều thành công
trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí ở các bể trầm tích có tính
phức tạp.


Chương 1
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ
Lần đầu tiên, dầu được phát hiện ở thung lũng Tigrit và Eufrat
và nhiều mỏ ở vùng cổ Mesopotamic thuộc đòa phận Iraq. Người Iraq
sử dụng dầu để làm ximăng, vật liệu xây dựng, nhựa đường và một
phần để trang trí. Người bộ lạc Mesopotamic đem dầu xuất khẩu
sang Aicập (thời vua Totmes III), sau đó ít lâu tìm thấy ở vùng
Caucaz (khoảng 5000 năm TCN).
Ở Iran dầu được tìm thấy ở SuSa thuộc vùng Kugistan (khoảng
4000 năm TCN). Sự suy sụp của bộ lạc Babilon (600 năm TCN),
Bitum không được dùng trong xây dựng. Người Hy Lạp và La Mã chỉ
dùng làm ximăng.
Năm 480 TCN, dầu được dùng làm bùi nhùi hoặc đạn lửa trong
các cuộc chiến tranh giữa các bộ lạc với nhau. Khi xây dựng xong
thành Roma, người La Mã tiến hành lọc dầu sơ bộ và lấy nhóm sản
phẩm dầu dễ cháy để phục vụ chiến tranh. Tiếp theo dầu phát hiện
ở vùng Bacu (Azerbaizan), giới chủ khai thác có quy mô công nghiệp
đầu tiên là người Mỹ – Raleigh dùng để sửa chữa tàu.

Thế kỷ 17, người ta mang mẫu dầu từ Miến Điện và Trung Quốc
sang Ý (Modena) để phân tích, nghiên cứu tính chất hóa lý và
nguồn gốc của chúng. Sau đó, người Mỹ, Ý, Pháp tiến hành khai
thác dầu ở Rumani (Trolus, Moinesti, Muntenia….) và 1857 ở Rumani
người dân đã biết dùng dầu hỏa để thắp sáng.
Vua Napoleon đã sử dụng dầu phục vụ trong chiến tranh ở Thụy
Só, Seyssel (Pháp) và Raguza (Ý). Tuy nhiên, cho tới năm 1830 mới
phát triển công nghiệp lọc hóa dầu từ sét phiến chứa bitum.
Bước sang thế kỷ 19, ngành công nghiệp dầu khí ngày càng có
ý nghóa đối với nền kinh tế quốc dân. Công nghệ lọc hóa dầu ngày
càng hòan thiện, các sản phẩm từ dầu thô được lấy ra được nhiều
hơn. Vì vậy, công nghệ lọc hóa dầu càng ngày phát triển.
Đầu thế kỷ 20, dầu khí là một trong những ngành kinh tế mũi
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

8
nhọn không những là nguyên nhiên liệu phục vụ ngành năng lượng
mà còn là hóa chất quan trọng để sản xuất ra hàng ngàn sản phẩm
chế biến có ích cho nền kinh tế quốc dân.
Ngày nay không có lónh vực kinh tế nào lại không cần đến các
sản phẩm tách lọc từ dầu mỏ. Vì vậy, nhu cầu cho các sản phẩm chế
biến từ dầu trong ngành công nghiệp hóa học ngày càng tăng và là
nguyên nhân chính xảy ra nhiều cuộc chiến tranh để giành lấy
nguồn tài nguyên quý giá này.
Nhận thức được tầm quan trọng ngành công nghiệp dầu khí.
Năm 1959, nhà nước Việt Nam đã cử nhiều du học sinh học ngành
tìm kiếm thăm dò dầu khí và tổ chức đoàn chuyên đề về tìm kiếm
dầu khí (đoàn 36). Sau đó, thành lập nhiều liên đoàn theo chuyên
ngành phục vụ trong công tác tìm kiếm dầu khí. Tuy nhiên, cho tới
đầu năm 1975 mới phát hiện dòng dầu đầu tiên ở cấu tạo Tiền Hải

C (Thái Bình) nhưng trữ lượng không lớn. Sau đó, các nhà đòa chất
liên tục phát hiện thêm nhiều vỉa khí condesat ở mỏ này, nhưng
chủ yếu phục vụ cho việc phát triển kinh tế đòa phương.
Năm 1981, Liên doanh dầu khí Việt Nam – Liên Xô đầu tiên
được thành lập, năm 1983 tìm thấy dòng dầu công nghiệp ở mỏ
Bạch Hổ nhưng cho tới năm 1985 mới bắt đầu khai thác tấn dầu
đầu tiên ở mỏ này. Tiếp theo đó, nhiều công ty liên doanh dầu khí
ra đời tiến hành thầu các lô ở bể Cửu Long và các bể khác như
Sông Hồng, Nam Côn Sơn, MãLay – Thổ Chu,…. Song, hầu hết các
mỏ dầu khí phát hiện được chủ yếu ở bể Cửu Long, một số ít ở bể
MãLay - Thổ Chu, bể Nam Côn Sơn. Do đó, việc tìm kiếm thăm dò
dầu khí ở thềm lục đòa Việt Nam chưa có hiệu quả cao. Vấn đề lý
luận và thực tế còn nhiều khoảng cách cần tiếp tục tổng kết và làm
sáng tỏ.
Vì vậy, để nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm thăm dò dầu
khí, trước hết phải biết nguồn gốc dầu khí từ đâu ra, sự chuyển hóa
vật liệu hữu cơ như thế nào sang dầu khí, dầu khí di cư và tích lũy
như thế nào, quy luật nào khống chế các đới tích lũy dầu khí và
phải tìm chúng ở đâu v v…
Trước hết cần xem xét nguồn gốc của dầu khí. Theo nhiều
nguồn tài liệu và các kết quả của nhiều chuyến bay vào vũ trụ vẫn
khẳng đònh tồn tại 3 loại nguồn gốc dầu khí đó là:
CHƯƠNG 1

9
- Nguồn gốc vô cơ
- Nguồn gốc vũ trụ
- Nguồn gốc hữu cơ
Song cần phải nói rằng loại nguồn gốc vô cơ (từ dưới sâu của
trái đất) và nguồn gốc vũ trụ đều xuất phát từ quan niệm rằng: có

sự kết hợp giữa hai nguyên tố chính trong tự nhiên đó là H
+
và C
+
,
Vì vậy, lần lượt xem xét từng loại nguồn gốc nhằm rút ra bài học
kinh nghiệm trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí.
1.1.Nguồn gốc vô cơ
Nhà bác học Đức A.Gumbold lần đầu tiên đã đưa ra ý tưởng về
nguồn gốc vô cơ (dưới sâu) của dầu. Khi phát hiện hydrocacbon
trong các sản phẩm hoạt động núi lửa. Sau đó phát hiện hàng loạt
các vết lộ dầu phân bố ở các vùng hoạt động kiến tạo mạnh như Đòa
Trung Hải, Venezuela, California, Rumania, Iran Các nhà bác học
như Berthelot (1866), Mendeleep (1877) đã làm thực nghiệm bằng
cách cho tác dụng dòng hơi nước nóng lên các carbid kim loại cho ra
các sản phẩm hydrocacbon. Ví dụ:
2FeC + 3H
2
O = Fe
2
O
3
+ C
2
H
6

hoặc 2Fe
2
C + 6H

2
O = 2Fe
2
O
3
+ C
2
H
4
+ 4H
2

Như vậy, các carbid kim loại có sẵn trong lòng đất và hơi nước
có được do các hoạt động magma ở dưới sâu ở nhiệt độ cao, giải
phóng và bay hơi lên. Các phản ứng chỉ xảy ra ở điều kiện
T
0
C>360
0
C, thông thường từ 550
o
C đến 1600
o
C.
Sau đó Moissan và Garisicov cũng nhận được kết quả tương tự
cho các cacbid kim loại tác động với axit carbonic ở T
o
= 200-300
o
C.

Năm 1901 Sabotien và Sanderen cho thủy phân với acetilen khi
có xúc tác là niken và sắt ở nhiệt độ 300
o
C và đã nhận được
hydrocacbon aromatic. Họ cho rằng, ở dưới sâu tồn tại các cacbid
kim loại, khi có dòng nước nóng chúng sẽ tổng hợp và tạo thành
acetilen, nhất là được bổ sung H
2
khi có dòng hơi nước nóng sẽ cho
ra hàng loạt hydrocacbon. Gần đây, N.A. Kudriaxev, P.N. Kropotkin,
Porfiriev, F. Hoyl, E.M. Dermont ) còn cho rằng ở độ sâu lớn tồn
tại các lò magma, nơi có nhiệt độ cao và áp suất cao xẩy ra quá
trình polime hóa. Các Hydrocacbon đơn giản được hình thành, sau
đó chúng tổng hợp thành các Hydrocacbon phức tạp và bò đẩy vào
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

10
các lớp trầm tích.
I.V. Grinberg cho rằng ở điều kiện nhiệt độ cao (T
o
> 300
o
C) xảy
ra phá hủy carbonat ở lớp thượng manti hình thành các metylen và
metyl. Sau đó xảy ra trùng ngưng các sản phẩm này dễ tạo các sản
phẩm của các nhóm n – alkan, cyclan và aren. Phisher và Tropsh
còn dựa vào phản ứng của axit carbon với hydrogen cho các sản
phẩm hydrocacbon khí :
Ví dụ: 3CO + 7H
2

C
3
H
8
+ 3H
2
O
2CO + 4H
2
C
2
H
4
+ 2H
2
O
CO + 3H
2
CH
4
+ H
2
O
Tóm lại lý thuyết cơ bản nguồn gốc vô cơ của dầu khí là quá
trình tổng hợp của cacbon và hydrogen trong điều kiện nhiệt độ cao.
Lúc đầu hình thành các hydrocacbon đơn giản, sau đó di cư lên phía
trên nơi giảm dần nhiệt độ và áp suất, xẩy ra sự trùng ngưng tức là
tổng hợp các thành các hydrocacbon phức tạp. Trong quá trình di cư
lên trên dầu khí lấy thêm các nguyên tố khác nhau O, N, S từ trầm
tích để tạo thành nhựa và asphalten.

Trong các dòng khí đi lên từ dưới sâu thường kèm theo các khí
trơ như He, Ar, phong phú Uran v v Trong thực tế nhiều mỏ dầu
khí nằm ở gần hoặc ở trên các hệ thống đứt gãy sâu và phạm vi
hoạt động rộng càng củng cố thêm các ý tưởng về lý thuyết vô cơ.
1.2 Nguồn gốc của vũ trụ
Những năm gần đây các số liệu thu được từ tàu vũ trụ, vệ tinh
cho thấy phổ các vật thể vũ trụ phản ánh có cacbon và hydrogen
trong lớp khí quyển của một loạt các hành tinh như mặt trăng, sao
hôm, sao chổi. Đồng thời còn phát hiện cả acid amin và nhiều hợp
chất hữu cơ khác trong các mảnh thiên thạch (Ví dụ: Sokolov, F.
Hoyl, Muler, Bijigni v v ) Ngoài ra, còn phát hiện cả bụi khí metan
trên mặt trăng và các sao khác, nơi nhiệt độ rất thấp (-200
0
C), khí
metan đông lại ở T
0
= -161.58
0
C, nhưng các dạng hydrocacbon khác
đặc biệt các chất lỏng chưa được phát hiện.
Tuy nhiên, suy cho cùng thì nguồn gốc vũ trụ vẫn là vô cơ. Hơn
nữa cả hai giả thuyết nêu trên chưa giải quyết được các vấn đề sau
đây:
- Không thể đònh lượng được các cacbid kim loại và chúng ở độ
CHƯƠNG 1

11
sâu nào, đồng thời để có lượng dầu khí ở các mỏ dầu lớn như ở
Trung Đông, Iran, Venezyela, Vònh Mexico, Biển Bắc, Siheria… thì
cần bao nhiêu cacbid kim loại…

-Sau khi xảy ra phản ứng cho ra hàng loạt phân tử hydrocacbon
để tích lũy thành mỏ lớn (do tách carbon từ các carbit kim loại) thì
lượng kim loại còn lại, phải được tích luỹ ở nơi nào đó, hoặc ở gần
các mỏ dầu khí ?
- Không chứng minh được nguồn hydrogen để tham gia vào cấu
trúc hydrocacbon.
- Đa phần hơi nước và kể cả dầu khí không thể tồn tại ở nhiệt
độ lớn hơn nhiệt độ tới hạn là 360
o
C trong một thời gian dài.
- Không giải thích được vì sao lại tồn tại các nguyên tố hữu cơ
trong phân đoạn nặng của dầu như photpho, nitơ hữu cơ, lưu huỳnh
và những hợp chất khác như porfirin nikel và vanadi, phytan và
pristan từ diệp lục tố.
Các hoạt động núi lửa và magma thường cho nhiệt độ cao (T
>900
o
C). Trong điều kiện như vậy không thể tồn tại hydrocacbon, kể
cả hơi nước vì chúng là loại dễ cháy, bay hơi dễ bò phân hủy do
nhiệt. Hơn nữa, thực nghiệm trong phòng thí nghiệm và trong thực
tế cho thấy ở điều kiện nhiệt độ từ 185
o
C tới 240
o
C đã xảy ra quá
trình phân hủy hydrocacbon cao phân tử cho sinh ra CH
4
, CO
2
và

các hydrocacbon.
- Các sản phẩm dạng dầu thấp phân tử khác và CO
2
tổng hợp
từ nguồn gốc vô cơ không phân cực trong trường cộng hưởng từ,
không có tính quang học.
- Có nhiều cấu tạo liên quan tới đứt gãy sâu, có lớp chắn nhưng
lại không có dầu vì chúng phân bố ở xa vùng sinh dầu, tức là xa
nguồn vật liệu hữu cơ đã và đang chuyển hóa thành dầu.
- Không chứng minh được nguồn vật liệu vô cơ đủ để sinh ra các
mỏ dầu lớn và cực lớn.
- Không chứng minh được nguồn gốc dầu ở các bẫy chứa dạng
thấu kính, vát nhọn nằm kẹp giữa các lớp sét dày không có liên
quan gì tới các đứt gãy sâu

NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

12
1.3 Nguồn gốc hữu cơ của dầu khí
Lần đầu tiên, M.V. Lomonosov đưa ra ý tưởng về nguồn gốc hữu
cơ của dầu khí vào năm 1763. Theo quan niệm của ông, dầu được tạo
thành do hiện tượng thăng hoa của than đá dưới ảnh hưởng của “sức
nóng ngầm”.
Vào năm 1863 Lauriat nhận được hydrocacbon bằng cách chưng
cất mỡ động vật trong dòng hơi nước nóng. Năm 1865 - C. Warren
và vào năm 1888 Engler và Hoephor đã thu được hydrocacbon
aromatic dạng khí và lỏng khi chưng cất mỡ cá voi và dầu thực vật
trong lò có áp suất từ 20 tới 25 at, nhiệt độ từ 360 tới 420
o
C. Engler

1888 và Kaliski năm 1916 cũng đã thu nhận được 24,4%
hydrocacbon bão hòa và 14,6% hydrocacbon khí và cả asfalten khi
chưng cất dong biển, họ còn cho rằng, có lẽ dong tảo đóng vai trò
quan trọng trong quá trình sinh dầu. Zulor, Yophe, Seilier, Fisher
cũng nhận được CH
4
và CO
2
từ celluloz.
Nhiều nhà nghiên cứu còn phát hiện được rằng vật liệu hữu cơ
khi phân hủy ở các cấp nhiệt độ khác nhau cho sinh ra tất cả các
loại hydrocacbon dãy dầu và luôn có các nguyên tố hữu cơ khác gắn
với những cấu trúc phân tử hydrocacbon nặng, đặc biệt là trong mối
gắn kết với các cao phân tử aromatic và naftenic như N, S, O, P,
porfirin nikel và vanadi. Các loại này được sinh ra do phân hủy các
clorofil của thực vật và các hợp chất hữu cơ của động vật (H.1.1).

Hình 1.1: Cấu trúc clorofil và biến đổi của nó thành porfirin
CHƯƠNG 1

13
Năm 1915 Powel T.G phát hiện ra pristan và phytan trong dầu,
bitum, kerogen và đã chứng minh rằng các đồng phân này thuộc
nhóm isoprenoid. Chúng được tạo thành từ mạch nhánh của clorofil
thực vật và hemoglobil động vật. Mạch nhánh này bò đứt vỡ, nếu
trong môi trường khử sẽ cho phytan, còn trong môi trường ôxy hóa
mạch nhánh sẽ chuyển sang axit fiten (H.1.2) và sau đó bò carbon
hóa, khi có xúc tác và nhiệt độ sẽ cho ra pristan.
Phytol (từ clorofil)
CH

3
CH
3
| Môi trường oxy hóa |
R−CH
2
−C=CH−CH
2
OH −−−−− R−CH
2
−C=CH−COOH (Acid fiten)

Môi trường khử ↓ (mất Carboxyl)
CH
3
CH
3
| |
R−CH
2
−CH−CH
2
−CH
2
OH R−CH
2
−C=CH
2
Pristen
−H

2
O ↓ + H
2
(mất hydroxyl) −H
2
O ↓ + H
2

CH
3
CH
3

| |
R−CH
2
−CH−CH
2
−CH
3
Phytane R−CH
2
−CH−CH
3
Pristane
Hình 1.2. Nguồn gốc của phytan và pristan
Theo V.I. Vernadski, dầu và than là những thành phần khác
nhau, nhưng giống nhau ở điểm do phân hủy các cơ thể sinh vật đã
chết trong môi trường nước và vắng mặt ôxy. Sự khác biệt là do
những điều kiện phân hủy, mà còn do thành phần hóa học các cơ

thể ban đầu và do điều kiện chôn vùi phân tán trong sét của VLHC
có khả năng sinh dầu, hay tập chung có chọn lọc thành từng lớp để
tạo thành than của xác thực vật. Trong dầu ngoài các nguyên tố
chính là C và H, còn chứa các hợp chất của ôxy, nitơ, lưu huỳnh.
Các hợp chất chứa các nguyên tố này đều phân cực, cuối cùng ông
đã khẳng đònh: “Mọi tính chất của dầu đều sinh ra ngay trong cơ
thể sinh vật”.
N.D. Zelinski đã có đóng góp lớn cho việc nhận thức bản chất
của vật chất hữu cơ đối với sự thành tạo dầu mỏ. Khi nghiên cứu
sapropelit ở hồ Balkhash và nhận được tất cả HC dạng dầu như
parafin, naften, HC thơm, từ thực vật bậc thấp.
Như vậy, vật chất hữu cơ được sinh ra cách đây khoảng 3 - 3,5
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

14
tỉ năm và liên tục phát triển. Chúng luôn bò phá hủy và được tích
lũy trong thời gian dài trong môi trường nước.
Theo số liệu của N.M. Strakhov, hoạt động sống của các sinh
vật ở biển Kaspi trong một năm tích lũy 134 triệu tấn vật chất hữu
cơ khô, đó là không kể đến vật chất hữu cơ ở dạng hòa tan hay
huyền phù, do các dòng chảy mang tới.
Các nhà nghiên cứu cho rằng các tập đá sinh ra dầu được gọi là
điệp sinh dầu.
Ở các vùng ven biển, vũng vònh, không xa bờ thường được tích
lũy rất nhiều vật liệu hữu cơ cũng như tàn tích của các cơ thể
plankton, thực vật dưới nước, các sinh vật zoobentos, tàn tích thực
vật bậc cao, xác động vật cũng như các chất khóang. Từ quan điểm
này, I. M.Gubkin (1937) đã tiên đoán rằng bồn đòa Siberia là một bể
trầm tích khổng lồ (hơn 1 triệu km
2

) và chứa rất nhiều mỏ dầu khí.
Thực tế đã chứng minh quan điểm này.
Các nhà nghiên cứu đã phân loại các vật liệu hữu cơ nguồn sinh
ra dầu khí như sau:
Các cơ thể sống bao gồm: fitoplancton (dong, tảo, thực vật hạ
đẳng, phù du), zooplancton, zoobentos, vi khuẩn và thực vật bậc cao.
a) Fitoplancton bao gồm dong tảo, cỏ. Đó là loài thực vật hạ
đẳng chứa nhiều lipide và albumin. Dong bao gồm dong vàng, dong
diatomei, dong xanh, dong nâu ngoài ra còn bao gồm cả phù du,
các loài cỏ các loài fitoplancton thường sống trong môi trường
nước có ánh sáng lọt tới. Chúng thường chứa HC bão hòa và một
phần HC không bão hòa.
Dong đỏ chứa nhiều cholesterane C
27
, dong nâu chứa
stigmasterane (phucosterane) C
29
, caroten, còn dong xanh chứa
nhiều ergosterane C
28
.
b) Zooplancton và zoobentos bao gồm loài chopepod chân mái
chèo và foram; chúng sống nhờ fitoplancton. Chúng chứa nhiều efir
phức tạp. Pristane cũng có thể là kết quả phân hủy của loài
chopepod trong trầm tích hiện đại. Zooplancton và zoobentos là
nguồn cung cấp HC lỏng.
c) Vi khuẩn. Đa phần vi khuẩn là loài sinh vật nguyên thủy và
CHƯƠNG 1

15

là đơn bào. Vi khuẩn tham gia vào việc phân hủy vật liệu hữu cơ,
đồng thời bản thân chúng cũng là nguồn lipide phong phú sau khi
chết. Vi khuẩn hoạt động mạnh ở đới yếm khí. Vi khuẩn xuất hiện
cách đây 3,5 tỷ năm. song số lượng và chủng loại tăng dần tới ngày
nay. Số chủng loại vi khuẩn có thể tới hàng trăm ngàn loài. Kích
thước nhỏ từ 0,2 đến 10 µkm, rất ít loại đạt tới 30 ÷1000 µkm. Có
hai nhóm chính: vi khuẩn ưa khí và vi khuẩn kỵ khí. Khi chuyển
hóa thường cho HC lỏng C
10
- C
20
với ưu thế số lẻ. Lipide chiếm tới
30-50%.
d) Thực vật bậc cao bao gồm celluloza, lignin đặc biệt từ các bụi
cây, thân gỗ. Tuy nhiên trong thực vật bậc cao các bộ phận như: rễ
cây, lá, bào tử, phấn hoa, quả, hạt, củ thường được tích lũy lượng
lớn và chứa nhiều lipide. Ví dụ, lượng mỡ thực vật và dầu trong hạt
và quả thường chiếm từ 1 đến 50%, còn trong phấn hoa từ 2 đến 8%.
Sau khi phân hủy rơi vào trầm tích chúng cũng chòu sự tác động
của các yếu tố sinh hóa, hóa học và đòa hóa. Sau đó phần bền vững
hòa tan trong nước. Phần xác khó hòa tan trong nước lại được tích
lũy chọn lọc vào một lớp và biến thành than về sau.
Trong quá trình tồn tại động thực vật thường trao đổi với năng
lượng mặt trời tạo nên VLHC nuôi sống sinh vật :
6CO
2
+ 6H
2
O C
6

H
12
O
6
+ 6O
2


Quá trình này diễn ra hằng ngày và tạo thành hàng loạt các chất
hữu cơ như hydrat carbon (glucoza), albumin, lipide (mỡ) và lignin.
Ánh sáng chỉ xuyên qua lớp nước dầy 200m, trong đó loài thủy sinh
cũng như loài bám đáy chỉ phát triển mạnh ở độ sâu 60 ÷ 80m.
Ở vùng nhiệt đới (≥25
0
C) thường phát triển nhiều loài dong tảo,
đặc biệt loại dinoflazelliat, còn diatomei và radiolaries lại phát triển
mạnh ở cùng cực (vùng lạnh ở nhiệt độ 5 ÷ 15
0
C) tạo thành sét silic –
sét diatomei.
Nguồn thức ăn chủ yếu là CO
2
, N
2
dưới dạng các ion NH
4
+
, NO
3
-

và photpho, P
+
dưới dạng PO
4
-3
. Nồng độ muối càng cao càng giảm số
loài và lượng sinh vật sống. Trong các sinh vật thường chứa các chất
674 kcal
glucoza
Polisacaride
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

16
hữu cơ là nguồn cung cấp cho dầu khí khi đủ điều kiện nhiệt áp đó là
các chất hydrat carbon bao gồm cả lignin và tanmin; albumin; lipid.
Một số nhà nghiên cứu như D.Porfiriev, Stadinikoe và D.Baturin
đưa ra sơ đồ sau đây:

CHƯƠNG 1

17
Hình 1.3. Sơ đồ phân hủy các loại vật liệu hữu cơ
Khí
CO
2
, H
2

CH

4

Hydrat Carbon
(Celluloza)
Nước
Khí
CO
2

CH
4

H
2
Ac
i
d

Mùn sét
humic
Khí
CO
2
,
CH
4

Albumin
(protein)
Acid

amin
hòa
tan
trong
nước
Khí
CO
2
,
NH
4
,
NH
3
,
N
2
,
H
2
S
Acid amin
cao cấp
Sản phẩm
mùn sét
lignit
T = 150
0
C
T = 300

0
C
Sản phẩm
ổn đònh,
nghèo H,
tàn tích
carbon được
gắn với
trầm tích
Các Hydrocarbon lỏng:
parafinic naftenic và
aromatic
Lipide
(chất béo)
Nước
Khí
CO
2
,
Qua rửa lọc acid béo

R – C

O
Nước
Khí


C = O
R

R
Hydrocarbon dãy dầu:
parafinic naftenic và
(
aromatic
)

Hydragen
hóa
Quá trình nhiệt xúc tác

Quá trình sinh hóa

VLHC ban
đầu
OH
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

18
Trong steranes thì cholesterane C
27
rất phát triển ở động vật,
dong tảo, cỏ biển ở môi trường biển, nước lợ, còn Ergosterane C
28

thường gặp trong nấm, men, trong dòng nước ngọt ở đầm hồ.
Phucosterane C
29
thường gặp trong dong diatomei và các loại
khác, sitosterane C

29
và stigmasterane C
29
đặc trưng cho thực vật
trên cạn, đặc biệt là thực vật bậc cao.
e
) Lignin và tannin là loại thứ 2 sau celluloza, trong cơ thể sống
chiếm tới 27%. Về hóa học, lignin chứa nhiều cấu trúc aromatic
trong thành phần chứa nhiều hỗn hợp có oxy và nhân aromat. Công
thức chung là CH
3
OH được tách ra khi đứt mạch nhóm -OCH
3
.
Về cơ bản phân ra hai loại: sterane và triterpanes (hopanes):
- Loại steranes là loại đặc trưng cho VLHC được vi khuẩn tái
tạo, dong, cỏ biển, fitoplancton và zoobentos.
- Loại triterpanes (hopanes) của lipide đặc trưng cho thực vật
trên cạn, đặc biệt loài thực vật bậc cao (ursane, oleanane,
lupanes, bicadinane), β- caroten rất đặc trưng cho thực vật, đặc
biệt có trong quả, lá thực vật bậc cao.
Dong cũng có 3 loại :
- Dong đỏ C
27
phát triển nhiều ở vùng cửa sông, nước lợ, biển
nông.
- Dong xanh C
28
phát triển ở vùng nước ngọt, đầm hồ.
- Dong nâu C

29
phát triển ở thực vật bậc cao.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của vật liệu hữu cơ điển hình
Các loại dong biển, tảo, plancton, vi khuẩn có ưu thế số lẻ ở
đoạn C
17
÷ C
25
và C
18
÷ C
26
hay ưu thế số chẵn ở đoạn C
23
÷ C
35
, C
24

STT Loại VLHC Albumin
(%)
Lipide
(%)
Hydratcacbon
(%)
Lignin
(%)
Celluloz
(%)
01 Dong biển, đầm

hồ, vi khuẩn
plancton.
>50 5÷25 < 40 - -
02 Thực vật trên
cạn (bậc cao)
- - - 15÷25 30÷50
CHƯƠNG 1

19
÷ C
34
, ngược lại thực vật trên cạn, đặc biệt thực vật bậc cao có nhiều
phenol, ưu thế số lẻ ở đoạn C
23
÷ C
35
hay ưu thế số chẵn ở đoạn C
14

÷ C
26
.
f) Hydrat carbon (có công thức chung C
x
(H
2
O)
y
, glucoza (đó là
tên gọi chung của hỗn hợp đường cộng với polimer của nó). Hydrat

carbon bao gồm cellluloza, cemicelluloz, cragmal và pecten. Hydrat
carbon chứa các nguyên tố C, H và O (bảng 1.1).
Bảng 1.2: Thành phần nguyên tố của hydrat carbon và các chất khác
(Theo số liệu của Guseva A.N. 1998)
Thành phần nguyên tố, % Thành phần của
cơ thể sống
C H O N S
Hydrat carbon 40÷44,7 6,1÷6,6 49,5÷53,4 - -
Albumin 50÷55 6,5÷7,3 19÷24 15÷19 0,2÷2,4
Lipide 76÷79 11÷13 10÷12 - -
Lignin 66,7 5,5 27,3 - -
g) Albumin. là các loại acide amin có công thức chung:
- Thành phần trung tính: glicin R = -H; alanin R = -H
3
;
- Thành phần acid : glutamin R = -(CH
2
)
2
- COOH, asparagin R
= -OH -COOH;
- Thành phần bazơ: ornitin, lizin R = -(H
2
) - NH
2
, amino acide
chứa lưu huỳnh (S) bao gồm: sistein R = -CH
2
– SH vàø metionin R =
-(CH

2
)
2
- S - CH
3
. Trong các loại sinh vật hình que có tới trên 5000
phân tử albumin khác nhau, còn trong cơ thể người có tới hơn 5
triệu phân tử albumin khác nhau.
h) Lipide là chất quan trọng, tồn tại trong các cơ của sinh vật,
trong đó có chất béo (mỡ), dầu và các chất khác, có điều kiện sẽ tạo
thành các mạch dài của alkan. Có một số sẽ tạo thành các mạch
isoprenoide, công thức chung là RC = O.
Nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu sâu các tập sét
sinh dầu trong các trầm tích có tuổi khác nhau từ đại Paleozoi,
Mesozoi và Kainozoi đều đi đến kết luận rằng: chính các lớp sét,
cacbonat, sét than và than là nguồn chứa vật liệu hữu cơ rất phong
phú và sản sinh ra dầu khí khi có điều kiện thuận lợi. Ví dụ, ở điều
kiện nhiệt độ 200-250
0
C không tồn tại một số cấu tử HC, do đó họ
cho rằng đa phần dầu khí được tạo thành ở điều kiện nhiệt độ
không lớn, thường dao động ở mức từ 50
0
C đến 200
0
C và tùy thuộc
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

20
vào điều kiện đòa chất, đòa hóa. Không những thế họ còn khẳng

đònh rằng lượng dầu khí có phong phú hay không còn phụ thuộc vào
mức độ phong phú hydrogen, tức là chất lượng của VLHC (Bảng
1.3).
STT Loại
Kerogen
rH/rC Loại sản phẩm Thành phần nhóm cấu trúc
01 I 1.5÷1.9 Ưu thế sinh dầu Bão hòa : Alifatic và Aciclic
02 II 1.0÷1.5 Ưu thế sinh dầu Bão hòa : Alifatic và Aciclic
03 III < 1.0 Ưu thế sinh khí
và condensat
Aromatic: đói
Bảng 1.3. Thành phần nguyên tố của VLHC
Ngoài ra, các nhà khoa học cho thấy tác dụng nhất đònh của
chất xúc tác có trong sét như một số khóang vật, trong đó có
alumosilicat, một vài chất phóng xạ (Sokolov V.A, Zelinski N.D.,
Frost A.V, Dobrianski AF, Bruks M…).
Nhiều nhà nghiên cứu cơ chế sinh dầu khí dựa trên cơ sở biến
đổi VLHC chôn vùi và rút ra quá trình đó như sau:
Sau khi VLHC bò chôn vùi ở độ sâu nhỏ (<1m), với nhiệt độ
thấp xảy ra quá trình khử oxygen. Chìm sâu hơn xảy ra quá trình
khử sulfat SO
4
-2
và NO
x
(ở độ sâu 8m, có nơi đạt tới 100÷200m) và
VLHC phân hủy bởi vi khuẩn trong điều kiện yếm khí. Vì vậy, T.A
Ginzburg, E.A. Rainfield, B.L. Isachenko, A.B.Tompson, L.D.Shtur,
Silverman, Rudolph, Kenper,…cho rằng vi khuẩn đóng vai trò quan
trọng trong việc tái tạo VLHC và sau khi chết đi chúng cũng là

VLHC thuận lợi cho quá trình sinh dầu khí (chứa nhiều lipid), có
nghóa ở giai đoạn tạo đá (diagenez), catagenez sớm nhiệt độ chỉ đạt
<50
0
C và phản xạ vitrinit chỉ đạt R
0
<0.5÷0.6%. Các sản phẩm ở giai
đoạn này là CO
2
, H
2
S, CH
4
và H
2
O. Nếu nhiệt độ tăng lên ở giai
đoạn giữa mezocatagenez, nhiệt độ tăng dần từ 50
0
C tới 160
0
C và R
0

đạt từ 0.5÷ 0.6% tới 1.35% thì VLHC chuyển hóa mạnh sang dầu.
Trong giai đoạn này, hàng loạt các hydrocacbon được sinh ra. Vì
vậy, nhiều người còn gọi là giai đoạn trưởng thành (Wolk và
Espitalie) hay pha chủ yếu sinh dầu (Vassoeviek, Kontorovich…).
Nếu VLHC được lún chìm sâu hơn, T
0
C đạt 160 ÷ 260

0
C và R
0

đạt 1.35 ÷ 2.2 % sẽ xảy ra đứt các mạch phức tạp HC cho sinh ra
CHƯƠNG 1

21
khí ẩm và condensat.
Nếu chìm sâu hơn nữa, nhiệt độ môi trường đạt 260 ÷ 300
0
C, R
0
=
2.2 ÷ 4.8%, các mạch phức tạp tiếp tục đứt vỡ, thậm chí cả
hydrocacbon cao phân tử cũng đứt vỡ cho sinh ra khí khô.
Nếu lún chìm tiếp tục, khi T
0
>300
0
C và R
0
>4.8% thì khí
hydrocacbon không còn được sinh ra vì cạn kiệt hydrogen. Khi đó, khí
acid sẽ được sinh ra như CO
2
, H
2
S và cacbon được làm giàu biến chất
tạo thành grafit.

Cơ chế này năm 1986 được Colin Baker mô phỏng quy trình đứt
vỡ cao phân tử. Hydrocacbon dầu từng bước cho ra các sản phẩm khác
nhau tùy vào mức độ biến chất có được ở môi trường như sau: (H.1.4)

Hình 1.4. Cơ chế đứt vỡ phân tử hydrocacbon
Một số nhà nghiên cứu (Strakhov, Vassoevich, Veler, …) còn tính
được lượng vật liệu hữu cơ trong trầm tích hiện đại ở đáy biển và đại
dương như sau: Hằng năm có tới 2.1 x 10
10
tấn cacbon hữu cơ đổ vào
NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

22
đại dương, trong đó 2.0.10
10
T (chiếm tới 94,7%) là sinh vật
fitoplanctone, gồm 2% do sông đem tới, và 1.5% do gió đưa vào…
Ngoài ra, còn tính được rằng lượng vật liệu hữu cơ trong thạch quyển
(trầm tích là chính) có thể đạt tới 72.10
14
tấn, trong đó 54 x 10
14
tấn
(75.6%) nằm trong sét.
Nhiều nghiên cứu sâu hơn về cơ chế vận chuyển Hydrocacbon từ
đá sinh dầu vào đá chứa như sau (GulKin I.M, Guseva, Prais, Bars,
Beleskaia, Nerushev, BưshemirsKi, Baker. E, Cordell, Magara, Mc
Anliffe…): Lúc đầu là quá trình di cư nguyên sinh, vi dầu trong đá mẹ
theo lỗ hổng, vết nứt lưu thông tụ họp lại thành giọt dầu, dòng dầu
làm cho tăng nhiệt độ, tăng thể tích dẫn tới tăng áp suất. Trong đá

mẹ,ï dầu khí cư dưới 4 hình thức: di cư cùng với nước (trong dung dòch
nước), di cư dưới dạng nhân keo (misel), di cư dưới dạng pha khí; hoặc
hỗn hợp khí-nước.
Sau khi giải phóng ra khỏi đá mẹ,ï dầu bắt đầu quá trình di cư
thứ sinh trong đá chứa dưới tác dụng của lực trọng trường, do sự
chênh lệch về tỷ trọng, chênh lệch áp suất, do lực tăng bề mặt, nghóa
là di cư từ vùng có áp suất cao tới cùng có áp suất thấp và tích lũy
vào bẫy chứa trên đường di cư.
Vài chục năm gần đây, nhiều nhà nghiên cứu (Filp, Philip, Tissot
Welte, Kenneth E Peters, T.MiChael MoldoWan, Douglas. W.Waples,
Tsutomu Machihara…) đã tìm ra các dấu tích sinh vật (biomarker)
trong dầu, trong kerogen,…Đây là các bằng chứng rõ ràng về nguồn
gốc hữu cơ của dầu khí. Không những thế mà còn xác đònh được môi
trường tích lũy bảo tồn của chúng và cả mức độ biến chất (T
S
/ (T
S
+
T
m
) MPI, nghóa là điều kiện nhiệt áp sinh ra dầu khí.
Ngoài ra, Galimoi E.M, Colovoho, Volte, Vichiman… còn cho rằng
cacbon của dầu có nguồn gốc hữu cơ thường phong phú đồng vò nhẹ
C
12
và có giá trò δC
13
= -25,0‰
÷
-37,0‰). Trong khi đó, cacbon

nguồn gốc vô cơ (CO
2
, CH
4
từ dưới sâu) bao giờ vùng giàu đồng vò
nặng C
13
và có giá trò δC
13
= -3,0‰
÷
-8,6‰. Như vậy, quá trình biến
đổi vật liệu hữu cơ nguồn gốc sinh hóa chôn vùi trong trầm tích diễn
ra ở nhiều giai đoạn và tương ứng cho ra các sản phẩm của nó, được
kiểm soát và đònh hướng bởi tác động tổng hợp của các nhân tố đòa
hóa, sinh hóa và hóa lý.
CHƯƠNG 1

23
Tóm lại, nếu nguồn gốc vô cơ dựa vào quy trình tổng hợp C và H
2

thành các hydrocacbon đơn giản ở dưới sâu, sau đó tổng hợp thành
các HC phức tạp khi di cư lên trên gọi là quá trình tổng hợp (sintez)
thì quan điểm nguồn gốc hữu cơ của dầu khí ngược lại. Đó là quá trình
phân hủy, đứt vỡ các cấu trúc phân tử HC phức tạp, dần dần dẫn đến
các cấu trúc đơn giản và cuối cùng là metan, metil và grafit. Lý luận
này đã được khẳng đònh qua nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết
lẫn thực nghiệm, trong phòng thí nghiệm lẫn hiện trường. Dựa vào
nguyên tắc này xác đònh được lượng và chất của vật liệu hữu cơ trong

quá trình chuyển hóa sang dầu. Đồng thời còn chứng minh được cơ
chế di cư tích lũy của hydrocacbon vào bẫy chứa và quá trình phân
hủy bởi vi khuẩn hay dòng nước chuyển động đối với các vỉa dầu. Do
đó, lâu nay lý thuyết về nguồn gốc hữu cơ dầu khí đã và đang tồn tại
như là cơ sở lý luận duy nhất giúp cho công tác tìm kiếm thăm dò
dầu khí ngày càng có hiệu quả hơn.
Như vậy, để có các tích lũy dầu khí cần phải có tầng đá mẹ giàu
VLHC (thành phần hạt mòn là cơ bản), môi trường tích lũy ổn đònh,
lún chìm liên tục, có dòng chảy yếu ở vùng vũng vònh, nước lợ cửa
sông, biển nông, hay đầm hồ, nơi tồn tại môi trường khử là chính ít
oxygen, được tái tạo lại bởi vi khuẩn, được chôn vùi ở điều kiện nhiệt
áp thuận lợi, phải có bẫy chứa và lớp chắn để thu nạp và bảo tồn dầu
khí …
Khi nghiên cứu quy luật phân bố các tích lũy dầu khí cho thấy
rằng đa phần chúng liên quan trực tiếp tới các bể có lớp trầm tích
dày ít nhất từ 2km trở lên và diện tích đủ lớn để có thể có tiềm năng
thương mại.

Chương 2
TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA DẦU KHÍ
2.1 Thành phần và tính chất lý hóa học của dầu
Petroleum là các bitum cấu tạo chủ yếu từ các hydrocacbon ở
trạng thái khí hay lỏng phân bố trong các bể tự nhiên. Từ
“petroleum” xuất phát từ tiếng La tinh petra (đá) và oleum (mỡ). Nói
chung, từ này được dùng để chỉ các hỗn hợp bất kỳ của hydrocacbon
thu được từ các giếng khoan. Ví dụ, một vài mỏ dầu Dushesn tại bể
Uinta, Bang Uta tự phun lên mặt đất. Dầu ở dạng lỏng với nhiệt độ
vỉa gần 93
o
C và sau đó khi nguội trở nên rắn. Các đại diện chính của

hydrocacbon là khí tự nhiên không ngưng tụ ở nhiệt độ và áp suất
tiêu chuẩn (760mm Hg, 15,6
o
C), condensat - ở trạng thái khí trong
lòng đất song ngưng tụ khi lên mặt đất và dầu.
1. Thành phần và tính chất các sản phẩm dầu trong công
nghệ chế biến
Ngày nay dầu là một khóang sản duy nhất được ứng dụng rộng
rãi và đa dạng trong nền kinh tế quốc dân. Nói cách khác không có
ngành công nghiệp nào lại không cần đến dầu hoặc sản phẩm chế
biến của dầu. Dầu được ứng dụng dưới dạng nhiên liệu (xăng, dầu hỏa,
dầu diezel, dầu chạy máy…); dưới dạng nguyên liệu (nhựa tổng hợp và
các nguyên liệu khác …).
Dựa vào quy luật phân bố các sản phẩm dầu khí trong tự nhiên
tùy thuộc vào chế độ nhiệt áp và tính chất lý hóa của chúng
B.Silliman đã làm thí nghiệm chưng chất trong phòng và từ đó được
áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa dầu.
Tại các nhà máy hóa dầu hiện nay, người ta xử lý trong các
tháp chưng liên tục hàng nghìn tấn dầu trong một ngày. Ở đây cũng
sử dụng nguyên tắc như đã dùng trong bình chưng cất của Silliman.
Tháp chưng có khác chút ít so với bình chưng cất: Chất chưng cất
được từ bình thứ nhất lại ngưng tụ ở bình thứ hai và tiếp tục bò
chưng cất, kết quả là ở bình thứ ba tích tụ chất chưng cất mới. Như
CHƯƠNG 2

25
trên hình 2.1, thay vì bình, trong tháp có các đóa được gọi là đóa
ngưng tụ. Hơi tách ra từ một khoang dâng lên trong khoang nằm
trên và diễn ra quá trình ngưng tụ chất lỏng. Càng lên cao, trong
tháp có thêm đóa mới và các hợp chất nhẹ hơn với kích thước nhỏ

hơn được ngưng tụ lại trong đó. Phần benzin nhẹ đạt được ở đóa cao
nhất và thóat ra ngoài. Cùng với lượng khí thóat ra, ở đáy tháp sẽ
tích tụ các phân tử với kích thước cực lớn và nặng đến mức chúng
không có khả năng đi qua đóa thứ nhất. Tháp chưng có thể được lắp
đặt với cấu trúc để ngưng tụ hơi bên trong khác nhau, tuy nhiên,
hiệu quả của bất kỳ kiểu nào cũng được đo bằng số lượng đóa, thêm
nữa, từng đóa lại tương ứng với một loại sản phẩm.

Tháp chưng biểu diễn ở hình 3.1 là kiểu hoạt động liên tục. Sản
phẩm chưng cất thóat ra ở nhiều mực khác nhau, trong khi đó dầu
thô liên tục được đưa vào tháp. Giới hạn sôi của các hợp phần khác
Hình 2.1: Tháp chưng cất
Sơ đồ đóa ngưng tụ

Hợp phần
benzin nặng
tới 200
0
C