ارزیابی اولیه حجم گاز متان تولید و ذخیره شده در رگه‌های زغالی سازند کلاریز (گروه شمشک) در منطقه گلندرود، البرز مرکزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده علوم زمین، پردیس پژوهش و توسعه صنایع بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

با افزایش جمعیت جهان و سطح استانداردهای زندگی و همچنین توسعه صنایع مختلف محلی، تقاضای جهانی استفاده از سوخت‌های فسیلی، به خصوص گاز، افزایش یافته است. لذا، با رو به کاهش نهادن ذخیره مخازن هیدروکربنی متعارف، اکتشاف و تولید از مخازن غیرمتعارف، نظیر، گاز زغال‌سنگ از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شده است. با توجه به وجود منابع عظیم زغال‌سنگ در رسوبات تریاس بالایی-ژوراسیک میانی (گروه شمشک) در ایران که گستره عظیمی از شمال تا مرکز و شرق کشور را پوشش می‌دهد، مطالعه و ارزیابی این ذخایر از نظر گاززایی ضروری به نظر می‌رسد. بدین منظور در این مطالعه ذخایر زغال‌سنگ منطقه گلندرود در البرز مرکزی جهت ارزیابی اولیه حجم گاز تولید شده و ذخیره گاز درجا در نظر گرفته شد. جهت انجام این مطالعه آنالیزهای دقیق پیرولیز، آنالیز مستقیم و پتروگرافی آلی بر روی نمونه‌های زغالی منطقه، انجام شده و بر اساس نتایج به‌دست آمده و با استفاده از فرمول‌های تجربی، حجم گاز تولید شده و ذخیره شده در لایه‌های زغالی منطقه به‌دست آمد. آنالیزهای انجام شده نشان می‌دهد زغال‌سنگ موجود در منطقه از نظر ترکیب نوع هومیک (کروژن نوع III) بوده و ماسرال غالب تشکیل دهنده آن ویترینیت می‌باشد که درجه بلوغ حرارتی مرحله کاتاژنز را نشان می‌دهد (انعکاس ویترینیت بین 6/0 تا 8/0 درصد). بر این اساس زغال‌سنگ منطقه از نوع زغال‌سنگ بیتومینه با مواد فرار زیاد است که هیدروکربن اصلی تولید شده از آن گاز متان می‌باشد. همچنین محاسبات انجام شده بر اساس فرمول‌های تجربی نشان داد که مقدار گاز تولید شده از هر تن زغال‌سنگ بطور متوسط 22/5 متر مکعب و مقدار حجم ذخیره گاز در حدود 89/0 متر مکعب بر تن است و با توجه به حجم کل ذخیره زغال‌سنگ در منطقه گلندرود، مقدار حجم گاز متان تولید شده در حدود 319 میلیون متر مکعب و گاز درجای لایه‌های ذغالی این ناحیه به بیش از 54 میلیون متر مکعب می‌رسد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Primary Evaluation of Coal Bed Methane Generation and Storage from Klariz Formation (Shemshak Group) Coal Seams in Galandrud Area, Central Alborz

نویسندگان [English]

  • Ziba Zamani
  • Mohammadreza Kamali
  • Pouran Nazariyan Samani
  • Maryam Mirshahani
چکیده [English]

With increasing the world population, domestic economies, and living standards, the demand for traditional fossil fuels has been increased worldwide, especially for the natural gas. Therefore, with the waning of conventional hydrocarbon reservoir, the exploration and production of unconventional reservoirs including gas from coal is increasingly becoming economical. Due to the vast existence of coal deposits in Upper Triassic-Middle Jurassic deposits (Shemshak Group) in Iran, which extends from the north to the centre and the east of the country, the study and evaluation of these unconventional gas reservoirs become necessary. In order to evaluate the initial volume of the produced and absorbed gas in coal reservoirs, Galandrud area in the Central Alborz was a subject of this study. To accomplish this, detailed analyses including pyrolysis, proximate, and organic petrography on the coal samples were carried out. Based on the experimental results and by using empirical formulas, the volumes of the produced and absorbed gas in the coal layers were calculated. Organic petrography showed that the coal was humic compound (kerogen type III) and vitrinite maceral was the dominant constituent which represented catagenesis degree of thermal maturation (Ro=0.6 to 0.8%) suggesting high volatile bituminous capable of producing methane hydrocarbon. The calculation based on empirical formulas showed that the amount of the produced gas per ton of coal was 5.22 cubic meters and the absorbed volume was about 0.89 cubic meters per ton of coal on average. According to the total storage volume of coal in Galandrud area, the amount of the produced methane is about 319 million cubic meters and gas in place in the coal seams in this area reaches more than 52 million cubic meters
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coal
  • Methane Gas
  • Gas in-place
  • Organic Petrography
  • Maceral
  • Thermal Maturity
[1]. Zou C., Zhu R., Tao S., Hou L., Yuan X., Song Y., Niu J., Dong D., Liu S., Jiyang L., Wang S. and Zhang G., Unconventional petroleum geology, Petroleum Industry Press., Published by Elsevier Inc., 2013.##

[2]. Anderson J., Simpson M., Basinski P., Beaton A., Boyer C., Bulat D., Ray S., Reinheimer D., Schlachter G., Colson L., Olsen T., John Z., Khan R., Low N., Ryan B. and Schoderbek D., “Producing natural gas from coal, Oilfield Review”, pp. 8-31, 2008.##

[3]. Chen K. C., Irawan S., Sum C. W., and Tunio S. Q., “Preliminary study on gas storage capacity and gas-in-place for CBM potential in balingian coalfield”, Sarawak Malaysia, Inter. J. of Applied Science and Technology, Vol. 1, No. 2, pp. 82-94, 2011.##

[4] قبادی م.، دیباچه‌ای بر زمین‌شناسی اقتصادی ایران، ویرایش اوّل، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1381.##

[5]. Pophare A. M., Mendhe V. A. and Varade A., “Evaluation of coal bed Methane potential of coal seams of Sawang Colliery”, Jharkhand, India, J. Earth Syst. Sci., Vol. 117, No. 2, pp. 121-132, 2008.##

[6] زمانی ز.، بررسی ژئوشیمیایی و پتروگرافی مواد آلی و سنگ شناسی رسوبات زغال‌دار بخش کلاریز (سازند شمشک) در منطقه گلندرود (البرز مرکزی)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ایران، 1378.##

[7]. Shekarifard A., Baudin F., Seyed-Emami K., Schnyder J., Laggon-Defarge F., Riboulleau A., Brunet M. and Shahidi A., “Thermal maturity of the upper triassic-middle jurassic shemshak group (Alborz range, northern Iran) based on organic petrography, geochemistry and basin modeling: implication for source rock evaluation and petroleum exploration”, Geological Magazine, No. 149, pp. 19-38, 2012.##

[8]. Shekarifard A., Baudin F., Schnyder J. and Seyed-Emami, K., “Characterization of organic matter in the fine-grained siliciclastic sediments of the Shemshak Group (Upper-Triassic to Middle Jurassic) in the Alborz Range, northern Iran”, in: Brunet M.F., Wilmsen M. and Granath J.W. (Eds.), South Caspian to Central Iran Basins, Geological Society London, Special Publication No. 312, pp. 161-174, 2009. [8]. Shekarifard A., Baudin F., Schnyder J. and Seyed-Emami, K., “Characterization of organic matter in the fine-grained siliciclastic sediments of the Shemshak Group (Upper-Triassic to Middle Jurassic) in the Alborz Range”, northern Iran, in: Brunet M.F., Wilmsen M. and Granath J.W. (Eds.), South Caspian to Central Iran Basins, Geological Society London, Special Publication 312, pp. 161-174, 2009.##

[9] زاده‌کبیر اَ.، کیفیت زغالسنگ‌های ایران، جلد چهارم، شرکت ملی فولاد ایران، 1371.##

 [10] درویش‌زاده ع.، زمین‌شناسی ایران، ویرایش اوّل، نشر دانش امروز، 1370.##

[11]. Vatan  A. and Yassini I., “Les grandes lignes de la geologie de Alborz central ands la region de Tehran et la plane de la Caspianne”, Revue de Instutyt Francais du Petrole, Vol. 24, pp. 1-25, 1969.##

[12]. Fürsich T. F., Wilmsen M., Seyed-Emami K. and Majidifard M. R., “Lithostratigraphy of the upper triassicmiddle jurassic Shemshak group of Northern Iran”, The Geological Society of London, Special publication 312, pp. 129-160, 2009.##

[13]. NISCO, Preliminary exploration stage of coal deposits in the Galandrud Area, National Iranian Steel Company (NISCO), 1997.##

[14]. Rice D. D., “Composition and origins of coalbed gas”, in: Law B.E. and Rice D. D. (Eds.), Hydrocarbon from coal, AAPG Special Publication A180, Study in geology 38, pp. 159-184, 1993.##

[15]. Meisner F. F., “Cretaceous and lower tertiary coals as source for gas accumulations in the rocky mountain area”, in: Woodward J., Meisner F. F. and Clayton J. L. (Eds.), Hydrocarbon source Rocks of the Greater Rocky Mountain Region, Rocky Mountain Association of Geologists Guide Book, pp. 401-431, 1984.##

[16]. García-González M., Surdam R. C. and Lee M. L., “Generation and expulsion of petroleum and gas from Almond Formation Coal”, Greater Green River Basin, Wyoming, AAPG Bul., Vol. 81, No. 1, pp. 62-81, 1997.##

[17]. Galimove E. M., “Source and mechanisms of formation of gaseous hydrocarbons in sedimentary rocks”, in: Schoell M. (Ed.), Origins of methane in the earth, Chemical Geology, Vol. 71, pp. 77-95, 1988.##

[18]. Kim A. G., Estimating methane content of bituminous coalbeds from adsorption data, U.S. Bureau of Mines, Report of Investigations 8245, 1977.##

[19]. Zhang T., Ellis G. S. and Ruppel S. C., Effect of organic matter type and thermal maturity on gas adsorption in Shale-Gas Systems, AAPG Search and Discovery Article #90122, Hedberg Conference, Austin, Texas (Abstract), 2012.##

[20]. Bustin R. M. and Clarkson C. R., “Geological controls on coalbed methane reservoir capacity and as content”, Inter. J. of Coal Geology, Vol. 1-2, No. 38, pp. 3-26, 1998.##

[21]. Ojha K., Karmakar B., Mandal A. and Pathak A. K., “Coal bed methane in India: difficulties and prospects”, Inter. J. of Chemical Engineering and Applications, Vol. 2 , No. 4, pp. 256-260,  2011.##

[22]. Ross D. J. K. and Bustin R. M., “Shale gas potential of the lowe jurassic gordondale member”, Northeast British Colombia, Canada, The Society of Canada Petroleum Geologists, Vol. 55, No. 1, pp. 51-75, 2007.##

[23] Ji L., Zhang T., Milliken K. L., Qu J. and Zhang X., “Experimental investigation of main controls to methane desorption in clay-rich rick”, Applied Geochemistry, Issue 12, Vol. 27, pp. 2533-2545, 2012.##

[24] شالیکار ه.، رضائیان م.، امیری ع.، پادیار ف.، زمانی ز. و بحرودی ع.، ارزیابی بلوغ و تاریخچه حرارتی رسوبات حاوی مواد آلی، کاربرد سیالات درگیر در مطالعه موردی گروه شمشک در البرز شمالی، فصلنامه زمین‌شناسی کاربردی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زاهدان، شماره 2، صفحات 142-133، 1390.##

[25]. Peters K. E., “Guidelines for evaluating petroleum source rock using programmed pyrolysis”, AAPG Bul., Vol. 70, No. 3, pp. 318-329, 1986.##

[26]. Stach E., “The lithotype of humic and saproplic coals”, in: Stach E., Mackowsky M.Th. (Eds.), Coal petrography, 2nd ed., Berlin, Gebruder, Borutraeger, pp. 132-139, 1975.##

[27]. Snowdon L. R. and Powell T. G., “Immature oil and condensate-modification of hydrocarbon generation model for terrestrial organic matter”, AAPG Bul., Vol. 66, pp. 775-788, 1982.##

[29] مهردادی ن.، وقار ب. و رضایی ب.، نگرشی بر تولید زغالسنگ و اثرات زیست محیطی آن، صفحات 10-1، 1378.##

[30]. http://irannec.com/conf8/files/site1/pages/articles-2/mabahese_Rahbordi_Energy/18.pdf##

[31]. Dallegge T. A. and Barker C. E., “Coal-bed methane gas-in-place resource estimates using sorption sotherms and burial history reconstruction: an example from the ferron sandstone member of the mancos shale”, Utah, in: Kirschbaum M.A., Roberts L.N.R. and Biewick L.R.H., Geologic Assessment of Coal in the Colorado Plateau: Arizona, Colorado, New Mexico, and Utah, U.S. Geological Survey Professional Paper 1625–B, pp. 1-26, 1994.##