Kandungan
- Apa itu Shale?
- Penggunaan Shale
- Minyak dan Gas Asli konvensional
- Minyak dan Gas Asli yang tidak konvensional
- Shale Digunakan untuk Menghasilkan Tanah Liat
- Shale Digunakan untuk Menghasilkan Semen
- Shale Minyak
- Komposisi Shale
- Warna Shale
- Shale Hitam dan Kelabu
- Red, Brown, dan Yellow Shale
- Green Shale
- Harta Hidraulik Syal
- Sifat Kejuruteraan Tanah Shalen
- Tanah yang Ekspansi
- Kestabilan cerun
- Persekitaran Depresi Shale
Shale: Shale pecah menjadi kepingan nipis dengan tepi tajam. Ia berlaku dalam pelbagai warna yang termasuk merah, coklat, hijau, kelabu, dan hitam. Ia adalah batu sedimen yang paling biasa dan terdapat di lembangan sedimen di seluruh dunia.
Apa itu Shale?
Shale adalah batu sedimen halus yang terbentuk dari pemadatan zarah mineral kelenjar dan lumpur yang biasa kita panggil "lumpur." Komposisi ini menjadikan syal dalam kategori batu sedimen yang dikenali sebagai "mudstones." Shale dibezakan daripada mudstones yang lain kerana ia fissile dan berlapis. "Berlaminasi" bermakna batu itu terdiri daripada banyak lapisan nipis. "Fissile" bermaksud bahawa batu itu mudah pecah menjadi kepingan nipis sepanjang laminations.
Penggunaan Shale
Sesetengah shales mempunyai ciri khas yang menjadikan mereka sumber penting. Shales hitam mengandungi bahan organik yang kadang-kadang rosak untuk membentuk gas asli atau minyak. Syal lain boleh dihancurkan dan dicampur dengan air untuk menghasilkan tanah liat yang boleh dijadikan pelbagai objek berguna.
Reservoir Minyak dan Gas Asli konvensional: Lukisan ini menggambarkan "perangkap antiklinal" yang mengandungi minyak dan gas asli. Unit batu kelabu adalah syal yang tidak dapat ditembusi. Minyak dan gas asli membentuk dalam unit syal ini dan kemudian bermigrasi ke atas. Sebahagian daripada minyak dan gas menjadi terperangkap di batu pasir kuning untuk membentuk takungan minyak dan gas. Ini adalah takungan "konvensional" - yang bermaksud bahawa minyak dan gas dapat mengalir melalui ruang liang batu pasir dan dihasilkan dari telaga.
Minyak dan Gas Asli konvensional
Shale organik hitam adalah batu sumber bagi banyak minyak dan gas asli yang paling penting di dunia. Shales ini memperoleh warna hitam dari zarah-zarah kecil bahan organik yang disimpan dengan lumpur dari mana serpih terbentuk. Ketika lumpur dimakamkan dan dipanaskan di bumi, beberapa bahan organik diubah menjadi minyak dan gas asli.
Minyak dan gas asli bermigrasi keluar dari syal dan ke atas melalui jisim sedimen kerana kepadatan rendah mereka. Minyak dan gas sering terperangkap di dalam ruang liang dari satu unit batu seperti batu pasir (lihat ilustrasi). Jenis minyak dan gas ini dikenali sebagai "takungan konvensional" kerana bendalir mudah mengalir melalui liang batu dan ke dalam ekstraksi dengan baik.
Walaupun penggerudian boleh mengeluarkan sejumlah besar minyak dan gas asli dari batu takungan, kebanyakannya masih terperangkap dalam syal. Minyak dan gas ini sangat sukar untuk dibuang kerana ia terperangkap dalam ruang liang kecil atau terserap ke zarah mineral tanah liat yang membentuk syal.
Reservoir Minyak dan Gas tidak konvensional: Lukisan ini menggambarkan teknologi baru yang membolehkan pembangunan medan minyak dan gas alam yang tidak konvensional. Dalam medan gas ini, minyak dan gas diadakan di shales atau unit batu lain yang tidak dapat ditembusi. Untuk menghasilkan minyak atau gas itu, teknologi khas diperlukan. Satu adalah penggerudian mendatar, di mana sebuah sumur menegak menyimpang untuk melintang sehingga ia akan menembus jarak jauh takungan batuan. Yang kedua adalah fraktur hidraulik. Dengan teknik ini, sebahagian daripada telaga itu dimeteraikan dan air dipam untuk menghasilkan tekanan yang cukup tinggi untuk patah batu di sekitarnya. Hasilnya adalah takungan sangat retak yang ditembusi oleh panjang yang panjang dengan baik.
Minyak dan Gas Asli yang tidak konvensional
Pada akhir 1990-an, syarikat-syarikat penggerudian gas asli telah membangunkan kaedah-kaedah baru untuk membebaskan minyak dan gas asli yang terperangkap di dalam ruang liang kecil. Penemuan ini penting kerana ia membuka kunci beberapa deposit gas asli terbesar di dunia.
The Barnett Shale of Texas adalah medan gas asli utama pertama yang dibangunkan dalam batuan takungan syal. Menghasilkan gas dari Barnett Shale adalah satu cabaran. Ruang liang dalam syal sangat kecil sehingga gas mengalami kesukaran bergerak melalui syal dan ke dalam sumur. Penggerudian mendapati bahawa mereka boleh meningkatkan kebolehtelapan syal dengan mengepam air ke bawah telaga di bawah tekanan yang cukup tinggi untuk patah syal. Fraktur ini membebaskan beberapa gas dari ruang liang dan membenarkan gas mengalir ke telaga. Teknik ini dikenali sebagai "patah hidraulik" atau "hydrofracing."
Drillers juga belajar bagaimana untuk menggerudi ke tahap serpihan dan menghidupkan 90 darjah baik untuk menggerudi secara melintang melalui unit batu serpih. Ini menghasilkan baik dengan "zon bayar" yang sangat panjang melalui batu takungan (lihat ilustrasi). Kaedah ini dikenali sebagai "penggerudian mendatar."
Penggerudian mendatar dan patah hidraulik merevolusikan teknologi penggerudian dan membuka jalan untuk mengembangkan beberapa medan gas asli gergasi. Ini termasuk Marcellus Shale dalam Appalachians, Haynesville Shale di Louisiana dan Fayetteville Shale di Arkansas. Ini takungan syal yang besar memegang gas asli yang cukup untuk melayani semua keperluan Amerika Syarikat selama dua puluh tahun atau lebih.
Shale dalam bata dan jubin: Shale digunakan sebagai bahan mentah untuk membuat banyak jenis bata, jubin, paip, tembikar, dan produk pembuatan lain. Bata dan jubin adalah beberapa bahan yang paling banyak digunakan dan sangat diinginkan untuk membina rumah, dinding, jalan, dan struktur komersial. Hak cipta imej iStockphoto / Guy Elliott.
Shale Digunakan untuk Menghasilkan Tanah Liat
Setiap orang mempunyai hubungan dengan produk yang diperbuat daripada syal. Jika anda tinggal di rumah bata, memandu di atas jalan bata, tinggal di rumah dengan bumbung jubin, atau menyimpan tumbuh-tumbuhan di dalam "terra cotta" periuk, anda mempunyai hubungan setiap hari dengan barangan yang mungkin diperbuat daripada syal.
Ramai tahun yang lalu perkara-perkara yang sama ini dibuat dari tanah liat asli. Walau bagaimanapun, penggunaan berat habis kebanyakan deposit tanah liat yang kecil. Memerlukan sumber baru bahan mentah, pengeluar tidak lama lagi mendapati bahawa mencampur syal tanah halus dengan air akan menghasilkan tanah liat yang sering mempunyai sifat yang sama atau unggul. Hari ini, kebanyakan barangan yang pernah dihasilkan dari tanah liat semulajadi telah digantikan dengan barang-barang yang hampir serupa dari tanah liat yang dihasilkan dengan mencampurkan syal tanah halus dengan air.
Kit Batu & Mineral: Dapatkan batu, mineral, atau fosil untuk mengetahui lebih lanjut mengenai bahan Bumi. Cara terbaik untuk belajar tentang batuan adalah dengan menyediakan spesimen untuk ujian dan pemeriksaan.
Shale Digunakan untuk Menghasilkan Semen
Simen adalah satu lagi bahan biasa yang sering dibuat dengan syal. Untuk membuat simen, batu kapur yang dihancurkan dan serpih dipanaskan pada suhu yang cukup tinggi untuk menguap semua air dan memecahkan batu kapur menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida. Karbon dioksida hilang sebagai pelepasan, tetapi kalsium oksida digabungkan dengan syal dipanaskan membuat serbuk yang akan mengeras jika dicampurkan dengan air dan dibiarkan kering. Simen digunakan untuk membuat konkrit dan banyak lagi produk lain untuk industri pembinaan.
Syal minyak: Batu yang mengandungi sejumlah besar bahan organik dalam bentuk kerogen pepejal. Hingga 1/3 batu boleh menjadi bahan organik pepejal. Spesimen ini lebih kurang empat inci (sepuluh sentimeter).
Shale Minyak
Syal minyak adalah batu yang mengandungi sejumlah besar bahan organik dalam bentuk kerogen. Sehingga 1/3 batu boleh menjadi kerogen pepejal. Hidrokarbon cecair dan gas boleh diekstrak daripada syal minyak, tetapi batu mesti dipanaskan dan / atau dirawat dengan pelarut. Ini biasanya kurang berkesan daripada batu penggerudian yang akan menghasilkan minyak atau gas secara langsung ke dalam sumur. Mengeluarkan hidrokarbon daripada minyak serpih menghasilkan pelepasan dan produk sisa yang menyebabkan kebimbangan alam sekitar yang ketara. Inilah salah satu sebab mengapa deposit syal minyak dunia yang luas tidak digunakan dengan agresif.
Syal minyak biasanya memenuhi definisi "syal" kerana ia adalah "batu berlapis yang terdiri daripada sekurang-kurangnya 67% tanah liat mineral." Walau bagaimanapun, ia kadang-kadang mengandungi bahan organik dan mineral karbonat yang cukup bahawa mineral tanah liat mempunyai kurang daripada 67% batu.
Sampel teras serpih: Apabila serpih digerudi untuk minyak, gas asli, atau penilaian sumber mineral, inti sering pulih dari telaga. Batu di teras itu kemudiannya boleh diuji untuk mengetahui tentang potensinya dan bagaimana sumber paling maju.
Komposisi Shale
Shale adalah batu yang terdiri daripada bijirin mineral saiz tanah. Biji-bijian kecil ini biasanya galian tanah liat seperti illite, kaolinite, dan smectite. Shal biasanya mengandungi zarah-zarah mineral lain seperti kuarza, chert, dan feldspar. Unsur-unsur lain mungkin termasuk zarah organik, mineral karbonat, mineral oksida besi, mineral sulfida, dan bijian mineral berat. Ini "konstituen lain" di dalam batu sering ditentukan oleh persekitaran shales persekitaran, dan mereka sering menentukan warna batu.
Syal hitam: Syal hitam kaya organik. Gas asli dan minyak kadang-kadang terperangkap di dalam ruang liang kecil jenis syal ini.
Warna Shale
Seperti kebanyakan batu, warna syal sering ditentukan oleh kehadiran bahan-bahan tertentu dalam jumlah kecil. Hanya beberapa peratus bahan organik atau besi dapat mengubah warna batu dengan ketara.
Gas shale memainkan: Sejak akhir 1990-an, puluhan syal organik hitam yang tidak produktif telah berjaya berkembang menjadi medan gas berharga. Lihat artikel: "Apakah Gas Shale?"
Shale Hitam dan Kelabu
Warna hitam dalam batu sedimen hampir selalu menunjukkan kehadiran bahan organik. Hanya satu atau dua peratus bahan organik boleh menyebarkan warna kelabu gelap atau hitam ke batu. Di samping itu, warna hitam ini hampir selalu membayangkan bahawa syal terbentuk daripada sedimen yang didepositkan dalam persekitaran yang kurang oksigen. Mana-mana oksigen yang memasuki alam sekitar dengan cepat bertindak balas dengan serpihan organik yang merosot. Sekiranya terdapat banyak oksigen, serpihan organik akan rosak. Persekitaran yang kurang oksigen juga menyediakan syarat yang sesuai untuk pembentukan mineral sulfida seperti pirit, mineral penting lain yang terdapat di kebanyakan syal hitam.
Kehadiran serpihan organik dalam syal hitam menjadikan mereka calon untuk penjanaan minyak dan gas. Jika bahan organik dipelihara dan dipanaskan dengan betul selepas pengebumian, minyak dan gas asli mungkin dihasilkan. The Barnett Shale, Marcellus Shale, Haynesville Shale, Fayetteville Shale, dan batu-batu penghasil gas lain adalah semua kelabu gelap atau hitam yang menghasilkan gas asli. Bakken Shale of North Dakota dan Eagle Ford Shale of Texas adalah contoh shales yang menghasilkan minyak.
Shales kelabu kadang-kadang mengandungi sejumlah kecil bahan organik. Bagaimanapun, shales kelabu juga boleh menjadi batu yang mengandungi bahan berkapur atau hanya mineral tanah liat yang menghasilkan warna kelabu.
Utica dan Marcellus Shale: Dua syal organik hitam di Lembangan Appalachian dianggap mengandungi gas asli yang cukup untuk membekalkan Amerika Syarikat selama beberapa tahun. Ini adalah Marcellus Shale dan Utica Shale.
Red, Brown, dan Yellow Shale
Shales yang didepositkan dalam persekitaran yang kaya oksigen sering mengandungi zarah-zarah kecil besi oksida atau mineral hidroksida besi seperti hematit, goethit, atau limonit. Hanya beberapa peratus daripada mineral-mineral ini yang diedarkan melalui batu itu dapat menghasilkan warna merah, coklat, atau kuning yang dipamerkan oleh banyak jenis syal. Kehadiran hematit boleh menghasilkan syal merah. Kehadiran limonit atau goethite boleh menghasilkan syal kuning atau coklat.
Green Shale
Shale hijau kadang-kadang dijumpai. Ini tidak menghairankan kerana sesetengah mineral tanah liat dan mentega yang membentuk sebahagian besar batu-batu ini biasanya berwarna kehijauan.
Syal gas asli juga: Dalam masa kurang dari sepuluh tahun, syal telah melonjak ke arah ketara dalam sektor tenaga. Kaedah penggerudian dan kaedah pembangunan baru seperti patah hidraulik dan penggerudian mendatar boleh mengetuk minyak dan gas asli yang terperangkap dalam matriks ketat syal organik. Hak cipta imej iStockphoto / Edward Todd.
Harta Hidraulik Syal
Ciri-ciri hidraulik adalah ciri-ciri batu seperti kebolehtelapan dan keliangan yang mencerminkan keupayaannya untuk memegang dan menghantar cecair seperti air, minyak, atau gas asli.
Shale mempunyai saiz zarah yang sangat kecil, jadi ruang interstitial sangat kecil. Malah mereka begitu kecil sehingga minyak, gas asli, dan air mengalami kesulitan bergerak melalui batu.Oleh itu, serpih boleh berfungsi sebagai batu permata bagi perangkap minyak dan gas asli, dan ia juga merupakan akuarium yang menghalang atau mengehadkan aliran air bawah tanah.
Walaupun ruang interstitial dalam syal sangat kecil, mereka boleh mengambil jumlah besar batu. Ini membolehkan syal untuk memegang sejumlah besar air, gas, atau minyak tetapi tidak dapat memancarkannya dengan berkesan kerana kebolehtelapan yang rendah. Industri minyak dan gas mengatasi batasan-batasan syal ini dengan menggunakan penggerudian mendatar dan patah hidraulik untuk menghasilkan keliangan tiruan dan kebolehtelapan dalam batuan.
Beberapa mineral tanah liat yang berlaku dalam syal mempunyai keupayaan untuk menyerap atau menyerap sejumlah besar air, gas asli, ion, atau bahan lain. Harta syal ini boleh membolehkannya untuk memegang secara selektif dan dengan tegas atau melepaskan cecair atau ion secara bebas.
Peta tanah yang ekspansif: Tinjauan Geologi Amerika Syarikat telah menyediakan peta tanah luas yang luas untuk 48 negeri yang lebih rendah.
Sifat Kejuruteraan Tanah Shalen
Shales dan tanah yang berasal dari mereka adalah beberapa bahan yang paling menyusahkan untuk dibina. Mereka tertakluk kepada perubahan dalam jumlah dan kecekapan yang secara amnya menjadikannya substrat pembinaan yang tidak boleh dipercayai.
Tanah runtuh: Shale adalah batu rawan longsor.
Tanah yang Ekspansi
Gula-gali tanah liat di beberapa tanah yang dihasilkan oleh syal mempunyai keupayaan untuk menyerap dan melepaskan sejumlah besar air. Perubahan kandungan kelembapan ini biasanya disertakan dengan perubahan dalam jumlah yang boleh sebanyak beberapa peratus. Bahan-bahan ini dipanggil "tanah yang luas." Apabila tanah ini menjadi basah, mereka membengkak, dan ketika mereka mengering, mereka mengecut. Bangunan, jalan raya, laluan utiliti, atau struktur lain yang ditempatkan di dalam atau di dalam bahan-bahan ini boleh dilemahkan atau rosak oleh kuasa-kuasa dan gerakan perubahan volum. Tanah yang luas adalah salah satu punca utama kerosakan asas kepada bangunan di Amerika Syarikat.
Delta shale: Delta adalah deposit sedimen yang terbentuk apabila aliran memasuki badan air yang berdiri. Halaju air sungai secara tiba-tiba berkurang dan sedimen yang dibajak menetap ke dasar. Deltas adalah di mana jumlah terbesar lumpur Bumi didepositkan. Imej di atas adalah pandangan satelit delta Mississippi, yang memperlihatkan saluran distribusi dan deposit antara pendistribusiannya. Air biru terang di sekitar delta itu sarat dengan sedimen.
Kestabilan cerun
Shale adalah batu yang paling sering dikaitkan dengan tanah runtuh. Cuaca mengubah syal menjadi tanah yang kaya dengan tanah liat yang biasanya mempunyai kekuatan ricih yang sangat rendah - terutama ketika basah. Apabila bahan kekuatan rendah ini basah dan di lereng bukit yang curam, mereka boleh perlahan atau cepat bergerak ke bawah cerun. Kelebihan beban atau penggalian oleh manusia akan sering mencetuskan kegagalan.
Shale on Mars: Shale juga merupakan batu yang sangat biasa di Marikh. Foto ini diambil oleh kamera tiang Mars Rover Curiosity. Ia memperlihatkan pemendekan fissile shales yang tidak sempit di Kawah Gale. Curiosity menggali lubang ke dalam batu-batu Gale Crater dan mengenal pasti tanah liat dalam keratan. Imej NASA.
Persekitaran Depresi Shale
Pengumpulan lumpur bermula dengan pelapukan kimia batuan. Luluhatan ini memecahkan batu-batu ke dalam tanah liat dan zarah-zarah kecil yang sering menjadi sebahagian daripada tanah tempatan. Ribut hujan boleh membasuh zarah kecil tanah dari tanah dan ke sungai-sungai, memberikan aliran penampilan "berlumpur". Apabila aliran melambatkan atau memasuki badan air yang berdiri seperti tasik, paya, atau lautan, zarah-zarah lumpur akan menetap di bawah. Sekiranya tidak terganggu dan dikebumikan, pengumpulan lumpur ini boleh diubah menjadi batu sedimen yang dikenali sebagai "mudstone." Ini adalah bagaimana kebanyakan shales terbentuk.
Proses pembentukan serpihan tidak terbatas pada Bumi. Peluru Marikh telah menemui banyak keluaran di Marikh dengan unit-unit batu sedimen yang kelihatan seperti syal yang terdapat di Bumi (lihat gambar).