Öljy ja kaasu

Mikä on Salt Dome?

Mikä on Salt Dome?



Suolapylväät tunkeutuvat päällekkäisten sedimenttiyksiköiden läpi.

Keski-juuralainen suola: Tämä poikkileikkaus näyttää Itä-Texasin altaan kivet Oklahoma-Teksasin rajan (vasemmalla) ja Meksikonlahden rannikon (oikealla) välillä. Violetti kallioyksikkö on keski-juuralainen suola, kiviyksikkö, jolla on kyky virrata paineen alaisena. Suolaa peittää tuhannet jalat sedimenttiä, jotka aiheuttavat valtavan paineen suolan pinnalle ja aiheuttavat sen virtauksen. Suola on tunkeutunut monissa paikoissa ylöspäin päällekkäisiin sedimentteihin. Tämä on tuottanut pieniä mäkiä tai kohoavia suolapylväitä, jotka voivat olla tuhansia jalkoja korkeita. Suolakolonneja ja pienempiä mäkiä kutsutaan "suolakupoiksi". USGS-kuva 1.

Suola kupoli: Sarjakuva suolakuposta, joka osoittaa lävistyksen kahden kiviyksikön läpi ja kallioyksikön muodonmuutokset heti yläpuolella. Kupolin kasvu saadaan aikaan suolan kulkeutumisella kupoliin ympäröiviltä alueilta. Suola kulkeutuu kupoliin, koska se puristuu päällekkäisten sedimenttien painon perusteella.

Mikä on Salt Dome?

Suolakupoli on suolakukkula tai -pylväs, joka on tunkeutunut ylöspäin päällekkäisiin sedimenteihin. Suolakupoja voi muodostua sedimenttialtaassa, jossa paksut suolakerrokset päällekkäin ovat merkittävän paksuuden nuorempien sedimenttien päällä. Jos olosuhteet sallivat, suolakupot voivat nousta tuhansia jalkoja sen suolakerroksen yläpuolelle, josta ne alkoivat kasvaa. Esimerkki on esitetty kuvassa.

Sivun yläosassa olevassa kuvassa violetti kiviyksikkö (Js) oli alun perin kerros suolaa. Se on suolalähde useille suolapylväille ja useille pienemmille suolapareille, jotka ovat tunkeutuneet päällekkäisiin yksiköihin.

Suolakupolien kehitys voi muuttaa kiviyksiköt ansoiksi, jotka pitävät öljyä ja maakaasua. Niitä louhitaan usein suolan ja rikin lähteinä. Suolan läpäisemätön luonne voi tehdä niistä tärkeitä vaarallisten jätteiden maanalaisia ​​varastointi- tai loppusijoituspaikkoja.

Suolan muodonmuutos paineen alaisena

Toisin kuin useimmat muun tyyppiset sedimentit, suolalla on kyky muuttaa muotoa ja virtausta, kun se asetetaan riittävän paineen alaiseksi. Suolakupolin kehittämiseksi suolapaineen on oltava riittävän korkea, jotta se voi tunkeutua päällekkäisiin sedimentteihin. Paineen on oltava riittävän suuri monien esteiden voittamiseksi. Niihin kuuluvat päällekkäisten kerrosten paino, päällekkäisten kerrosten lujuus, kitkavoimat ja nousua vastustava painovoima.

Kaksi paineenlähdettä, jotka ovat tuottaneet suolakuplia, ovat päällä olevien sedimenttien alapaine ja tektonisen liikkeen sivuttaispaine.

Jos päällä olevassa sedimentissä kehittyy heikkouden tai epävakauden alue, riittävässä paineessa oleva suola voi tunkeutua siihen. Heikkous voi johtua pidentymismurtumista, kehittyvästä antilinasta, työntövirheestä tai yläpuolella maanpintaan rappeutuneesta laaksosta.

Heti kun suola alkaa virtata, se voi jatkua niin kauan kuin paine suolaan on riittävän korkea ylittämään vastusvoimat. Virtaus pysähtyy, kun suola on noussut korkeudelle, jossa tasapainoolosuhteet ovat olemassa.

"Tiheyden väärinkäsitys"

Monet suolakupolien selitykset viittaavat siihen, että suolan pienempi tiheys verrattuna päällekkäisten kallioyksiköiden tiheyteen on suolakupolien muodostumisen liikkeellepaneva voima. Se on väärinkäsitys.

Laskeutumisajankohtana suolan yläpuolella olevat salaiset sedimentit ovat tiivistämättömiä, sisältävät huomattavan huokostilan ja niiden tiheys on pienempi kuin suolan. Niiden tiheys ei ylitä suolan tiheyttä, ennen kuin ne on haudattu syvälle, tiivistetty tiiviisti ja osittain lithified. Siihen mennessä ne eivät ole enää pehmeitä sedimenttejä. Ne ovat päteviä kallioyksiköitä, jotka voivat olla esteitä suolan tunkeutumiselle.

Paino vs. tiheys: Ilman tiheys on melkein vähäinen. Ilmakehän pylväs painaa kuitenkin niin paljon, että se johtaa erittäin tiheän elohopeapylvään melkein metrin korkeudella lasin tyhjiöputkeen.

Kuinka tiheydellä voi olla merkitystä

Elohopeabarometri antaa kuvan siitä, kuinka tiheydellä voi olla merkitystä. Vuonna 1643 Evangelista Torricelli täytti toisesta päästään suljetun lasiputken elohopealla. Sitten hän seisoi sen pystyssä elohopea-altaassa pitäen toisen päänsä upotettuna. Kun putki oli pystyssä, ilmakehän paino elohopean pinnalla antoi riittävän paineen tukeakseen melkein metrin korkeuden elohopeapylvään. Elohopea nousi ja putosi putkeen ilmakehän paineen muuttuessa.

Elohopeabarometrin tapauksessa putkessa olevan elohopean ja ympäröivän ilman tiheyden välinen tiheysero on valtava. Mutta ilmakehän paino on tarpeeksi korkea elohopeapylvään tukemiseksi.

Suolakupolin tapauksessa tuhannet jalat sedimenttiä, joka painaa alas maantieteellisesti laajalle suolayksikölle, voi tarjota tarpeeksi energiaa suolakupolin tuottamiseksi.

Arktisen suolakuilut: Satelliittikuva kahdesta suolakupolista, jotka purkautuivat Melvillan saaren pintaan Pohjois-Kanadassa. Kupolit ovat pyöreitä valkoisia piirteitä, joita ympäröi harmaa kivi. Ne ovat kumpikin noin 2 mailin päässä. Saarta ympäröi merijää. Suola voi pysyä pinnalla kylmässä ja kuivassa ilmastossa. Kuva NASA 4. Suurenna kuva.

Kuinka suuria ovat suolakuilut?

Suolakupot voivat olla erittäin suuria rakenteita. Suolan ytimet vaihtelevat yhden puolen mailin ja 5 mailin välillä. Emäkalliyksiköt, jotka toimivat suolan lähteenä, ovat yleensä useita satoja - muutama tuhat jalkaa paksu. Suolakupot nousevat 500–6000 jalkaa (tai enemmän) syvyydestä pinnan alapuolella 2. Ne eivät yleensä pääse pintaan. Jos he niin tekevät, voi muodostua suolajäätikkö.

Meksikonlahden suolakapselit: Reljeefi-kartta Meksikonlahden lattialta Louisianan kaakkoisrannikolta. Punainen ja oranssi väri edustavat matalaa vettä; sininen edustaa syvempää vettä. Pyöreät litteät rakenteet ovat maanpinnan suolakupolien pinta-ilmaisua. Kuva NOAA Okeanos Explorer -ohjelmasta. Suurenna kuvaa.

Ensimmäinen Salt Dome Oil-löytö

Suolan kupolit olivat melkein tuntemattomia, kunnes etsittävä öljylähde porattiin Spindletop-mäelle lähellä Beaumontia, Teksasissa, vuonna 1900 ja valmistui vuonna 1901. Spindletop oli matala mäki, jonka helpotus oli noin 15 jalkaa, josta kävijä löysi rikin jousia ja maakaasun tihkua.

Noin 1000 metrin syvyydessä kaivo tunkeutui paineistettuun öljysäiliöön, joka puhalsi poraustyökalut kaivosta ja suihkutti ympäröivää maata raakaöljyllä, kunnes kaivo voitiin saattaa hallintaan. Alkuperäinen tuotanto kaivosta oli yli 100 000 tynnyriä raakaöljyä päivässä - suurempi saanto kuin mikään aikaisempi kaivo oli koskaan tuottanut.

Spindletop-löytö sytytti poraamisen vastaavissa rakennuksissa Persianlahden rannikon alueella. Jotkut näistä kaivoista löysivät öljyä. Nämä löytöt motivoivat geologeja oppimaan alla olevista rakenteista, joissa oli niin suuria määriä öljyä 3.

Kaivojen tietojen huolellinen maanalainen kartoittaminen ja myöhemmin seismisten tutkimusten käyttö antoi geologeille mahdollisuuden löytää suolakuplien muoto, kehittää hypoteeseja niiden muodostumisesta ja ymmärtää niiden roolia öljynetsinnässä.

Persianlahden suolakupoli: Sir Bani Yas -saari Persianlahdella Arabiemiirikuntien länsirannikolla. Saari on nouseva suolakupoli työntänyt kyydissä. Kupoli on murtunut saaren pinnan läpi, ja kupolin pyöreä ydin näkyy saaren keskustassa. Kuva NASA Earth Observatory 5. Napsauta niin saat isomman kuvan.

Suolakomerien taloudellinen merkitys

Suolakupot toimivat öljy- ja maakaasuvarastoina, rikkilähteinä, suolalähteinä, öljyn ja maakaasun maanalaisissa varastointipaikoissa sekä vaarallisten jätteiden loppusijoituspaikoina.

Öljyn ja maakaasun säiliöt

Suolakupot ovat erittäin tärkeitä öljyteollisuudelle. Kun suolakuppi kasvaa, sen yläpuolella oleva korkki on kaareva ylöspäin. Tämä korkkikivi voi toimia öljy- tai maakaasusäiliönä.

Kupolin kasvaessa kivet, joihin se tunkeutuu, kaareutuvat ylöspäin kuvun reunoja pitkin (katso molemmat kuvat tämän sivun yläosassa). Tämä ylöspäin suuntautuva kaari sallii öljyn ja maakaasun siirtyä suolakuplia kohti, missä se voi kerääntyä rakenneloukkuun.

Nouseva suola voi myös aiheuttaa vikoja. Joskus nämä viat antavat läpäisevän kallioyksikön tiivistää läpäisemättömälle kallioyksikölle. Tämä rakenne voi toimia myös öljy- ja kaasusäiliönä. Yhdessä suolakupolissa voi olla monia liittyviä säiliöitä eri syvyyksissä ja paikoissa kupolin ympärillä.

Seismiset tutkimukset: Laivaselvityksestä hankittu suolakupolin varhainen seisminen profiili. Siinä on keskimääräinen suolaydin, joka on noin 1-1 / 2 mailia leveä, ja kalliokerrokset, jotka olivat muodonmuutoksia suolan ylöspäin suuntautuvan liikkeen avulla. Seismistä kuvaa muokattiin Parke D. Snavelyn, Yhdysvaltain geologisen tutkimuksen perusteella.

Rikkilähde

Suolakupolit päällystetään joskus korkkikivellä, joka sisältää huomattavia määriä alkuainerikkiä. Rikki esiintyy kiteisenä materiaalina, joka täyttää murtumat ja rakeiden väliset huokoset, ja joissakin tapauksissa se korvaa korkkikallion. Rikin uskotaan muodostuvan anhydritistä ja kipsistä, joka liittyy suolaan bakteeritoiminnan kautta.

Joillakin suolakupolilla on riittävästi rikkiä korkkikivessä, jotta se voidaan talteen saada taloudellisesti. Se otetaan talteen poraamalla kaivo rikkiin ja pumppaamalla kuumennettua vettä ja ilmaa kaivoon. Ylikuumennettu vesi on tarpeeksi kuuma sulamaan rikkiä. Kuuma ilma muuntaa sulan rikin vaahdoksi, joka on tarpeeksi kelluva nousemaan kaivoa kohti pintaan.

Nykyään suurin osa rikkiä tuotetaan sivutuotteena raakaöljyn jalostamisessa ja maakaasun prosessoinnissa. Rikin tuottaminen suolakupoista ei yleensä ole kilpailukykyinen öljystä ja maakaasusta tuotetun rikin kanssa.

Suolan tuotanto

Joitakin suolakupoja on hyödynnetty maanalaisessa kaivostoiminnassa. Nämä kaivokset tuottavat suolaa, jota käytetään kemianteollisuuden raaka-aineena ja suolana lumisten moottoriteiden käsittelyyn.

Muutama suolakupoli on louhittu liuoksella. Kuuma vesi pumpataan kaivosta alas suolaan. Vesi liuottaa suolan ja saatetaan takaisin pintaan tuotantokaivojen kautta. Pinnalla vesi haihdutetaan suolan talteenottamiseksi tai suolaista vettä käytetään kemiallisessa prosessissa.

Suolakomerkin tiedot
1 Geologiset mallit ja havaitsemattomien tavanomaisten ja jatkuvien öljy- ja kaasuvarojen arviointi: Yläpurkaus Austin Chalk, Yhdysvaltain Persianlahden rannikko; Krystal Pearson, Yhdysvaltojen geologinen tutkimus, tieteellisten tutkimusten raportti 2012-5159, 2012.
2 Suolaluolia ja niiden käyttö öljykenttäjätteiden hävittämiseen: Kansallisen öljytekniikan toimiston Argonnen kansallisen laboratorion tuottama esite, 1999.
3 Spindletop: Original Salt Dome: Michel T. Halbouty, artikkeli julkaistu WorldEnergySource.com-verkkosivustolla, 2009.
4 suolakuorta Melvillen saarella: Jesse Allen, NASA: n Earth Observatory, kuvan päivä 27. elokuuta 2006.
5 Sir Bani Yas Island, Arabiemiirikunnat: Astronautin valokuva kansainvälisestä avaruusasemalta, NASA: n Earth Observatory, kuvan päivä 15. maaliskuuta 2010.

Maanalaiset varastosäiliöt

Jotkut suolakupuissa kehitetyistä kaivoksista on suljettu huolellisesti ja käytetty sitten öljyn, maakaasun ja vedyn varastointipaikoina.

Yhdysvaltojen ja Venäjän suolakupolit toimivat myös kansallisina arkistoina heliumkaasun hallitusvarastoille. Suola on ainoa kivityyppi, jonka läpäisevyys on niin alhainen, että se voi pitää pienet heliumiatomit.

Jätehuolto

Suola on läpäisemätön kallio, jolla on kyky vuotaa ja sulkea murtumia, jotka voivat kehittyä sen sisällä. Tästä syystä suolakupoja on käytetty vaarallisten jätteiden loppusijoituspaikkoina. Suolakupoissa olevia ihmisen luolia on käytetty öljykenttien porausjätteiden ja muun tyyppisen vaarallisen jätteen varastointialueina Yhdysvalloissa ja muissa maissa. Niitä on myös pidetty korkean tason ydinjätehuollossa, mutta yksikään Yhdysvaltojen toimipaikka ei ole vastaanottanut tällaista jätettä.

Yhdysvaltain suola talletukset: Vuodesokerien ja suolakupolien sijainti Yhdysvalloissa. Louannin suola on valannut laajan jatkuvan kerrostuman Persianlahden rannikolla, joka sisältää kolme suolakupoliallasta. Geology.com -kartta sijaintitietoineen Argonne National Laboratory 2: lta.

Missä suolakuomia esiintyy?

Suolakupoja voi esiintyä sedimenttialtaissa, joihin on haudattu paksuja suolakertymiä vähintään 500 metriä muun tyyppisiä sedimenttejä. Yksi maailman suurimmista suolakupolialueista on Meksikonlahti. Meren rannalla ja Meksikonlahden merenpohjan alla on löydetty yli 500 suolakuplia. Ne ovat lähtöisin Louannin suolasta, maanalaisesta kallioyksiköstä, joka on lateraalisesti pysyvä koko alueella. Tämän sivun oikeanpuoleisessa sarakkeessa oleva kartta osoittaa vuodesokerisäiliöiden sijainnin Yhdysvalloissa ja kolme suolakupolikenttää. Suuria suolakuplien kenttiä on löydetty myös Angolassa, Brasiliassa, Kanadassa, Gabonissa, Saksassa, Iranissa ja Irakissa.