Preliminary Hydrocarbon Potential Evaluation of Hojedk Formation in Kerman Coaly Syncline (KCS), Iran: Geochemical Approach

Document Type : Original Article

Authors

1 Islamic Azad University, Zarand Branch, Kerman, Iran

2 Iranian Gas Institute, Tehran, Iran

20.1001.1.25885596.2016.1.1.4.6

Abstract

To evaluate the hydrocarbon potential of coal seams (D and E horizons) and their country rocks of Hojedk Formation (Middle to Upper Jurassic) at Kerman Coaly Syncline (KCS), 32 coal and 46 shale samples were collected. These samples were studied geochemically, and their quantity, quality and thermal maturity of organic matter were studied as well. According to Rock-Eval pyrolysis data, it was found that the total organic carbon (TOC) content of coal samples is in excellent condition. Such a situation is, more or less, the same for the shales. Genetic potential (GP) also indicated that the majority of the samples have acceptable potential for gas and oil generation. Therefore, the organic matter quality of Hojedk Formation was evaluated as good to excellent generally. The use of hydrogen Index (HI) as one of the most important factors determining the quality of source rocks showed that the coal and shale samples of Hojedk formation have fewer than 50 to over 600 mgHC/g rock, and majority of the samples fall in 50-200 and 200-300 mgHC/g rock category and therefore, it can be stated that the quality of organic matter varies from without potential to gas and oil potential. The existing kerogen types in these samples are mainly of the III and II-III and consequently, gas and oil generation in the region is likely. Relative high values of S2/S3 (3.70 to 402.36) confirmed the above-mentioned products. In order to evaluate the thermal maturity of organic matter, two different methods (Tmax and vitrinite reflectance) were used. Tmax values revealed that most samples of KCS are in the early to late oil generation window conditions. The highest Tmax (overmature condition) is related to the Tikdar stratigraphic section and this is probably due to its proximity to the Kuhbanan fault. Measurements of vitrinite reflectance also showed that Ro% ranges from 0.5 to 2% and the mean value of this factor is 1.18% and therefore, corresponds to the condition of oil generation window. Finally, based on the quantity, quality and thermal maturity of organic matter at KCS, it can be said that the region has adequate potential for gas and to a minor extent oil generation. Moreover, coal seams, because of enough liptinite contents (up to 22%), are in a better condition in general.

Keywords

Main Subjects

Article Title [فارسی]

ارزیابی مقدماتی توان هیدروکربن زایی سازند هجدک در ناودیس زغالی کرمان، ایران: رویکرد ژئوشیمیایی

Authors [فارسی]

  • علی امیری 1
  • منصور دفتریان 2

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد زرند، کرمان، ایران

2 انجمن مهندسی گاز ایران، تهران، ایران

Abstract [فارسی]

به منظور براورد توان هیدروکربن زایی لایه های زغالسنگ (افق های D و E) و سنگ دربردارنده آن ها در سازند هجدک (ژوراسیک میانی- پایانی) در ناودیس زغالی کرمان، ۳۲ نمونه زغالسنگ و ۴۶ نمونه شیل برداشت شد. این نمونه ها به طریقه ژئوشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت و کمیت، کیفیت و بلوغ حرارتی مواد آلی آنها تعیین شد. براساس داده های حاصل از پیرولیز راک- اِول مشخص شد که محتوای کل کربن آلی (TOC) در نمونه های زغالسنگ در وضعیت عالی قرار دارد. این شرایط برای نمونه های شیل نیز کم و بیش مشابه است. همچنین بررسی پتانسیل زایشی (GP) نیز نشان داد که اغلب نمونه ها پتانسیل قابل قبولی برای تولید گاز و نفت دارند. بنابراین، کمیت مواد آلی سازند هجدک در مجموع در شرایط خوب تا عالی ارزیابی شد. با بهره گیری از اندیس هیدروژن (HI) به عنوان یکی از مهمترین شاخص های تعیین کننده کیفیت سنگ های منشاء مشخص شد که نمونه های زغالسنگ و شیل سازند هجدک دارای اندیس هیدروژن از کمتر از ۵۰ تا بیش از ۶۰۰ میلی گرم هیدروکربن بر گرم سنگ بوده و عمده نمونه ها در بازه های ۵۰ تا ۲۰۰ و ۲۰۰ تا ۳۰۰ قرار می گیرند و بنابراین می توان کیفیت این مواد را از فاقد توان تولید هیدروکربن تا دارای توان تولید گاز و نفت در نظر گرفت. نوع کروژن موجود در این نمونه ها نیز در گروه های III و II-III قرار می گیرد و در نتیجه تولید گاز و نفت برای این ناحیه محتمل است. بالا بودن نسبت S2/S3 (۳.۷۰ تا ۴۰۲.۳۶) نمونه ها نیز تولید محصولات یادشده را تأیید می کند. به منظور براورد بلوغ حرارتی مواد آلی از دو روش Tmax و انعکاس ویترینایت استفاده شد. مقادیر Tmax اغلب نمونه های مورد بررسی نشانگر قرارگیری آن ها در ابتدا تا انتهای پنجره نفتی است. بالاترین مقدار Tmax مربوط به منطقه تیکدر است که این بلوغ بالا (شرایط فوق بالغ) احتمالاً به خاطر مجاورت با گسل کوهبنان است. اندازه گیری های قدرت انعکاس ویترینایت نیز از نشان داد که مقدار انعکاس از ۰.۵ تا ۲ درصد در تغییر بوده و میانگین آن ۱.۱۸ است و این مقدار با پنجره نفتی مطابقت دارد. در نهایت، براساس کمیت، کیفیت و بلوغ حرارتی مواد آلی در ناودیس زغالی کرمان می توان اظهار داشت که این ناحیه پتانسیل کافی برای تولید گاز و به مقدار کمتر نفت را دارد. بعلاوه، لایه های زغالی در مجموع به خاطر داشتن مقادیر بالاتر محتوای لیپتینایت (تا ۲۲ درصد) از شرایط بهتری برخوردارند.

Keywords [فارسی]

  • ناودیس زغالی کرمان
  • هجدک
  • پتانسیل هیدورکربن زایی
  • پیرولیز
  • کروژن
Abbasloo, H., Amiri, A., Fariabi, A., 2013. A preliminary study of hydrocarbon potential of Sardar formation (Carboniferous) in eastern Zarand using rock-eval pyrolysis. Proceeding of Seventeenth Conference of Geological Society of Iran, Shahid Beheshti University, Tehran, 145-152 (in Farsi).
Bishop, M.G., 2000. Petroleum system of the Gippsland Basin. Australia. U.S. Geol. Survey E-Bulletin, Open-File Report 99-50-Q.
Burns, B.J., Bostwick, T.R., Emmett, J.K., 1987. Gippsland terrestrial oils- recognition of compositional variations due to maturity and biodegradation effects. The APEA Journal 27, 73-84.
Dashtbozorgi, R., Amiri, A., Shojaeibaghini, S.V., Abbaspour, M.H., 2012. The hydrocarbon potential of Kerman coal layers. Second Geological Congress of Iranian Plateau, Islamic Azad University, Zarand Branch, 863-872.
Dousta, H. and Nobleb, R.A., 2008. Petroleum systems of Indonesia. Marine and Petroleum Geology 25, 103-129.
Espitalié, J., Marquis, F., Barsony, I., 1984. Geochemical logging. In: Voorhees K. J. (Ed.), Analytical Pyrolysis, Techniques and Applications, Boston, Butterworth, 276-304.
Hemmatafza, M.R., 2014. A preliminary study of hydrocarbon potential of the Jurassic deposits in the East Tikdr Village using organic petrography and rock-eval pyrolysis. Unpublished M.Sc. Thesis, Geology Dept., Islamic Azad University, Zarand Branch (in Farsi).
Huc, A.Y., Durand, B., Roucachet, J., Vandenbroucke, M., Pittion, J.L., 1986. Comparison of three series of organic matter of continental origin. Organic Geochemistry 10, 65-72.
Huckriede, R., Kürsten, M., Venzlaff, H., 1962. Zur geologie des gebiets zwischen Kerman und Saghand (Iran): Beihefte zum Geologischen Jahrbuch, 51, Hannover. 
Hunt, J.M., 1996. Petroleum Geochemistry and Geology (2nd ed.). Freeman and Company, New York.
Hunt, J.M., Philp, R.P. Kvenvolden, K.A., 2002. Early developments in petroleum geochemistry. Organic Geochemistry 33, 1025-1052.
Johannes, I., Kruusement, K., Veski, R., 2007. Evaluation of oil potential and pyrolysis kinetics of renewable fuel and shale samples by rock-eval analyzer. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 79, 183-190.
Jones, R.W., 1987. Organic facies. In: Brooks, J. and Welte, D. (eds.) Advances in petroleum geochemistry. London, Academic Press 2, 1-90.
Killops, S.D., Killops, V.J., 1993. An Introduction to Organic Geochemistry. Longman Group Ltd., UK.
Killops, S.D., Killops, V.J., 2005. Introduction to Organic Geochemistry (2nd ed.). Blackwell Publishing Limited, UK.
Klemme, H.D., 1994. Petroleum systems of the world involving Upper Jurassic source rocks. In: Magoon, L.B. and Dow, W.J. (eds.), The petroleum system- from source to trap. AAPG Memoir 60, Tulsa, 51-72.
Kwan-Hwa, S., Jun-Chin, S., Ying-Ju, C., Wuu-Liang, H., 2006. Generation of hydrocarbon gases and CO2 from a humic coal: experimental study on the effect of water, minerals and transition metals. Organic Geochemistry 37, 437-453.
Langford, F.F., Blanc-Valleron, M.M., 1990. Interpreting rock-eval pyrolysis data using graphs of pyrolizable hydrocarbons vs. total organic carbon. AAPG Bulletin 74(6), 799-804.
Mollaei, H., 2013. Organic geochemical characteristics evaluation of Hojedk formation at Pabdana coal mine, North West of Kerman coaly syncline. Unpublished M.Sc. Thesis, Geology Dept., Islamic Azad University, Zarand Branch (in Farsi).
Peters, K.E., Cassa, M.R., 1994. Applied source rock geochemistry In: Magoon, L.B. and Dow, W.J. (eds.), The petroleum system- from source to trap. AAPG Memoir 60, Tulsa, 93-120.
Peters, K.E., Snedden, J.W., Sulaeman, A., Sarg, J.F., Enrico, R.J., 2000. A new geochemical-sequence stratigraphic model for the Mahakam Delta and Makassar Slope, Kalimantan, Indonesia. AAPG Bulletin 84 (1), 12–44.
Poliansky, B. Safronov, D., 1974. Subdivision of Triassic and Jurassic coal bearing sediments in the Kerman region. National Iranian Steel Company (NISC), Rep. No. 8-9.
Safinejad, A., 2013. Petrography and thermal maturity of organic matter in Hashuni coal mine. Unpublished M.Sc. Thesis, Geology Dept., Islamic Azad University, Zarand Branch (in Farsi).
Shakibi, M., Shayestehfar, M.R., Ziaaldini, M., 2013. Hydrocarbon potential and depositional environment in the upper part of the Hojedk formation in the south east Zarand, Kerman area, central Iran. Journal of Geochemistry, Islamic Azad University, Zarand Branch, 1 (3), 205-214 (in Farsi).
Shanmugam, G., 1985. Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil, Gippsland Basin, Australia. AAPG Bulletin 69, 1241-1254.
Shayestehfar, M.R., Banisi, S., Izadi, M., 2007. Microscopical study of coals from some Kerman mines. Journal of Geosciences, Geological Survey of Iran, 16 (62), 38-41 (in Farsi).
Sohrabi, H., 2013. Preliminary appraisal hydrocarbon potential of the D horizon coal seam on the main Pabdana mine based on rock-eval pyrolysis and organic petrography. Unpublished M.Sc. Thesis, Geology Dept., Islamic Azad University, Zarand Branch (in Farsi).
Taylor, G.H., Teichmüller, M., Davies, A., Diessel, C.F.K., Littke, R., Robert, P., 1998. Organic Petrology. Gebrueder Borntraeger, Berlin, Stuttgart.
Technoexport (Soviet Union), 1969, Geological map of the Kerman coal deposits. National Iranian Steel Company, Contract No. 1466.
Teichmuller, M. 1958. Metamorphism du carbon et propection du petrole. Review of Industrial Minerals, Special Issue, 1-15.
Tissot, B.T., Welte, D.H., 1984. Petroleum Formation and Occurrences (2nd ed.). Springer-Verlag, Berlin.
Tuttle, M.L.W., Charpentier, R.R., Brownfield, M.E., 1999. The Niger Delta Petroleum System: Niger Delta Province, Nigeria, Cameroon, and Equatorial Guinea, Africa. Open-File Report 99-50-H.
Vahdati Daneshmand, F., 1995. Zarand 1:100,000 geological map. Geological Survey of Iran, sheet No. 7351.
Ziaaldini, M., 2012. Organic geochemical study of Hamkar coal mine. Unpublished M.Sc. Thesis, Geology Dept., Islamic Azad University, Zarand Branch (in Farsi).