Tartalom
- Mi az a palag?
- A pala felhasználása
- Hagyományos olaj és földgáz
- Nem szokásos olaj és földgáz
- Agyag előállításához használt pala
- Cement előállításához használt pala
- Olajpala
- A pala összetétele
- A pala színei
- Fekete és szürke pala
- Piros, barna és sárga pala
- Zöld pala
- A pala hidraulikus tulajdonságai
- A pala talajok műszaki tulajdonságai
- Táguló talajok
- Lejtő stabilitása
- A palalerakódás környezete
Agyagpala: A pala a vékony darabokra éles szélekkel bomlik. Színek széles választékában fordul elő, beleértve a vörös, a barna, a zöld, a szürke és a fekete színt. Ez a leggyakoribb üledékes kőzet, és az üledékes medencékben megtalálható világszerte.
Mi az a palag?
A pala a finomszemcsés üledékes kőzet, amely az iszap és az agyag méretű ásványi részecskék tömörítéséből áll, amelyet általában iszapnak nevezünk. Ez a kompozíció az iszapköveknek nevezett üledékes kőzetek kategóriájába helyezi a palat. A pala a többi iszapkőtől különbözik, mivel hasadó és rétegelt. A "laminált" azt jelenti, hogy a kőzet sok vékony rétegből áll. A "hasadó" azt jelenti, hogy a kőzet könnyen lazul vékony darabokra a laminációk mentén.
A pala felhasználása
Néhány palanak különleges tulajdonságai vannak, amelyek fontos forrássá teszik őket. A fekete pala olyan szerves anyagot tartalmaz, amely időnként bomlik földgáz vagy olaj előállításához. Más palákat összetörni és vízzel keverni lehet, hogy agyagokat különféle hasznos tárgyakká alakítsák.
Hagyományos olaj- és földgáztartály: Ez a rajz szemlélteti az "antiklinás csapdát", amely olajat és földgázt tartalmaz. A szürke kőzet egységek át nem eresztő pala. Az olaj és a földgáz képződik ezeken a palagon belül, majd felfelé vándorol. Az olaj és a gáz egy része csapdába esik a sárga homokkőben, hogy olaj- és gáztartályt képezzen. Ez egy "hagyományos" tartály - azaz az olaj és a gáz átfolyhat a homokkő pórusterületén és előállítható a kútból.
Hagyományos olaj és földgáz
A fekete szerves pala a világ legfontosabb olaj- és földgázlelőhelyeinek forrásköve. Ezek a pala a fekete színét apró szerves anyag részecskékből nyerik, amelyek lerakódtak az iszapban, amelyből a pala kialakult. Ahogy az iszapot eltemettették és felmelegedtek a földön, a szerves anyag egy része átalakult olajmá és földgázzá.
Az olaj és a földgáz kis sűrűségük miatt a palagból és felfelé vándorolt az üledéktömegen keresztül. Az olajat és a gázt gyakran csapdába emelték egy fedő kőegység pórusterületeiben, például homokkőben (lásd az ábrát). Az ilyen típusú olaj- és gázlerakódások "szokásos tartályokként" ismertek, mivel a folyadékok könnyen átfolyhatnak a kőzet pórusaiin és az extrakciós kútba.
Bár a fúrás nagy mennyiségű olajat és földgázt képes kiszivárogtatni a tározó kőzetéből, annak nagy része továbbra is csapdába esik a palaton. Ezt az olajat és a gázt nagyon nehéz eltávolítani, mivel az apró pórusok belsejében csapdába esik vagy a palat alkotó agyagásványi részecskékre adszorbeálódik.
Nem szokatlan olaj- és gáztartály: Ez a rajz az új technológiákat szemlélteti, amelyek lehetővé teszik a szokatlan olaj- és földgázmezők fejlesztését. Ezekben a gázmezőkben az olajat és a gázt palaban vagy más át nem eresztő sziklaegységben tartják. Ennek az olajnak vagy gáznak a előállításához speciális technológiákra van szükség. Az egyik a vízszintes fúrás, amelynek során egy függőleges kút eltér a vízszinttől úgy, hogy nagy távolságra hatoljon be a tározó kőzetébe. A második a hidraulikus repesztés. Ezzel a módszerrel a kút egy részét lezárják, és vizet szivattyúznak, hogy olyan nagy nyomást lehessen elérni, amely elég nagy ahhoz, hogy törje a környező kőzet. Az eredmény egy nagy törésű tartály, amelyet egy hosszú fúrólyuk áthatol.
Nem szokásos olaj és földgáz
Az 1990-es évek végén a földgázfúró cégek új módszereket fejlesztettek ki az olaj és a földgáz felszabadítására, amely csapdába esik a papa apró pórusterületeiben. Ez a felfedezés azért volt jelentős, mert felszabadította a világ legnagyobb földgázlelőhelyeit.
A texasi Barnett-palota volt az első nagyobb földgázmező, amelyet egy palagépítő kőzetben fejlesztettek ki. Gáz előállítása a Barnett Shale-ből kihívást jelentett. A pala pórusrésze annyira kicsi, hogy a gáz nehezen tud mozogni a palakon és a kútba. A fúrók felfedezték, hogy növelhetik a pala permeabilitását azáltal, hogy vizet pumpálnak a kútba olyan nyomás alatt, amely elég magas volt a pala töréséhez. Ezek a törések felszabadították a gáz egy részét a pórus terekből és hagyták, hogy a gáz a kútba áramoljon. Ezt a technikát hidraulikus repesztésnek vagy hidroforozásnak nevezik.
A fúrók megtanultak arra is, hogyan lehet fúrni a pala szintjére, és a kútot 90 fokkal elforgatni, hogy vízszintesen fúrjon át a pala kő egységen. Ez egy kútot hozott létre egy nagyon hosszú "fizetési zónával" a rezervoár sziklaján keresztül (lásd az ábrát). Ezt a módszert "vízszintes fúrásnak" nevezik.
A vízszintes fúrás és a hidraulikus repesztés forradalmasította a fúrási technológiát, és előkészítette az utat több óriási földgázmező fejlesztésére. Ide tartoznak a Marcellus palota az Aplalacheusokban, a Haynesville Pale Louisiana-ban és a Fayetteville Pale Arkanzászban. Ezeknek a hatalmas palagtartályoknak elegendő földgáztartalma van ahhoz, hogy az Egyesült Államok összes szükségletét huszon vagy több évig kiszolgálja.
Téglapala és csempe: A palat nyersanyagként használják sokféle tégla, cserép, cső, kerámia és egyéb gyártott termékek előállításához. A tégla és a burkolólap a legelterjedtebben használt és nagyon igényes anyagok házak, falak, utcák és kereskedelmi épületek építéséhez. Kép szerzői jog iStockphoto / Guy Elliott.
Agyag előállításához használt pala
Mindenki érintkezik a palaból készült termékekkel. Ha tégla házban él, tégla úton halad, cseréppel ellátott házban él, vagy növényeket "terra cotta" edényekben tart, napi kapcsolatban áll olyan tárgyakkal, amelyek valószínűleg palaból készültek.
Sok évvel ezelőtt ugyanazokat a tárgyakat természetes agyagból készítették. A nehéz felhasználás azonban a kis agyaglerakódások nagy részét kimerítette. Új alapanyagforrásra szorulva a gyártók hamarosan rájöttek, hogy a finoman őrölt palag és víz keverése olyan agyagot eredményez, amelynek gyakran hasonló vagy jobb tulajdonságai vannak. Manapság a legtöbb természetes agyagból előállított cikk felváltotta az agyagból készült, majdnem azonos tárgyakat, amelyeket finoman őrölt palag és víz keverésével állítottak elő.
Rock és ásványi készletek: Szerezzen egy szikla-, ásványi- vagy fosszilis készletet, hogy többet megtudjon a Föld anyagairól. A sziklák megismerésének legjobb módja az, ha a minták rendelkezésre állnak a teszteléshez és a vizsgálathoz.
Cement előállításához használt pala
A cement egy másik gyakori anyag, amelyet gyakran palapal gyártanak. A cement előállításához a zúzott mészkövet és a palat olyan magas hőmérsékleten hevítik, hogy az elpárologtassa az összes vizet, és a mészkövet kalcium-oxiddá és széndioxiddá bontja. A szén-dioxid elveszik kibocsátásként, de a kalcium-oxid és a fűtött palag együttesen porból áll, amely vízzel összekeverve megszilárdul és megszáradni hagy. A cementet beton és sok más termék gyártására használják az építőipar számára.
Olajpala: Kőzet, amely jelentős mennyiségű szerves anyagot tartalmaz szilárd kerogén formájában. A kőzet legfeljebb 1/3 része lehet szilárd szerves anyag. Ez a minta körülbelül négy hüvelyk (tíz centiméter) keresztmetszetű.
Olajpala
Az olajpala olyan kőzet, amely jelentős mennyiségű szerves anyagot tartalmaz kerogén formájában. A kőzet legfeljebb 1/3 része lehet szilárd kerogén. Folyékony és gáz-halmazállapotú szénhidrogéneket lehet kivonni az olajpapról, de a kőzetet melegíteni kell és / vagy oldószerrel kell kezelni. Ez általában sokkal kevésbé hatékony, mint a sziklák fúrása, amelyek közvetlenül kútba vezetnek olajat vagy gázt. A szénhidrogének kőolajból történő kinyerése olyan kibocsátásokat és hulladéktermékeket eredményez, amelyek jelentős környezeti problémákat okoznak. Ez az egyik oka annak, hogy a világban az olajpala lerakódásait nem használták agresszív módon.
Az olajpala általában megfelel a "pala" meghatározásának, mivel "laminált kőzet legalább 67% agyagásványból áll". Ennek ellenére néha elegendő szerves anyagot és karbonátos ásványokat tartalmaz, amelyekben az agyag ásványok a kőzet kevesebb mint 67% -át teszik ki.
Palamag minták: Amikor a palat olaj-, földgáz- vagy ásványianyag-kiértékelés céljából fúrják, gyakran a magot kinyerik a kútból. A magban lévő kőzet ezután kipróbálható, hogy megismerjék annak potenciálját és az erőforrás fejlesztésének legjobb módját.
A pala összetétele
A pala a kőzet, amely főként agyagméretű ásványi szemekből áll. Ezek az apró szemcsék általában agyagásványok, például illit, kaolinit és smektit. A pala általában más agyagméretű ásványi részecskéket, például kvarcot, chertot és földpátot tartalmaz. Egyéb összetevők lehetnek szerves részecskék, karbonát ásványok, vas-oxid ásványok, szulfid ásványok és nehéz ásványi szemcsék. Ezeket a „más alkotóelemeket” a kőzetben gyakran a palak lerakódási környezete határozza meg, és gyakran meghatározzák a kőzet színét.
Fekete pala: Szervesen gazdag fekete pala. A földgáz és az olaj néha csapdába esnek az ilyen típusú palag apró pórusterületeiben.
A pala színei
A legtöbb kőhez hasonlóan a pala színét gyakran bizonyos anyagok kis mennyiségben történő meghatározása határozza meg. A szerves anyagok vagy vas mindössze néhány százaléka jelentősen megváltoztathatja a kőzet színét.
A palagáz játszik: Az 1990-es évek vége óta tucatnyi korábban nem termelő fekete szerves palat sikeresen fejlesztettek értékes gázmezőkké. Lásd a "Mi a palagáz?" Cikket.
Fekete és szürke pala
Az üledékes kőzetekben a fekete szín csaknem mindig jelzi a szerves anyagok jelenlétét. Csak egy vagy két% szerves anyag adhat sötét szürke vagy fekete színt a kőzetnek. Ezenkívül ez a fekete szín szinte mindig azt jelenti, hogy az oxigénhiányos környezetben lerakódott üledékből képződött pala. A környezetbe jutott oxigén gyorsan reagált a lebomló szerves törmelékkel. Nagy mennyiségű oxigén jelenléte esetén a szerves törmelék mind bomlott volna. Az oxigénszegény környezet biztosítja a megfelelő feltételeket a szulfid-ásványok, például a pirit képződéséhez is, amely egy másik fontos ásvány, amely a legtöbb fekete palaban megtalálható.
Szerves törmelék jelenléte a fekete palaban teszi őket jelöltévé az olaj- és gáztermelés számára. Ha a szerves anyag megőrzése és megfelelő melegítése után elégetik, olaj és földgáz képződhet. A Barnett-palak, a Marcellus-palak, a Haynesville-i palak, a Fayetteville-i palak és más gáztermelő kőzet sötétszürke vagy fekete pala, amely földgázt eredményez. Az észak-dakota Bakken pala és a texasi Eagle Ford Shale példák az olajat előállító palara.
A szürke pala néha kis mennyiségű szerves anyagot tartalmaz. A szürke pala azonban olyan kőzet is lehet, amely meszes anyagokat tartalmaz, vagy egyszerűen csak agyagásványok, amelyek szürke színűek.
Utica és Marcellus pala: Az Appalache-medence két fekete szerves palát úgy gondolják, hogy elegendő földgázt tartalmaz ahhoz, hogy több éven keresztül ellátja az Egyesült Államokat. Ezek a Marcellus Shale és az Utica Shale.
Piros, barna és sárga pala
Az oxigénben gazdag környezetben lerakódott pala gyakran apró részecskéket tartalmaz vas-oxidból vagy vas-hidroxid ásványokból, például hematitból, goetitből vagy limonitból. Ezeknek az ásványoknak csupán néhány százaléka képezi a vörös, a barna és a sárga szín előállítását a sokféle palagon keresztül. A hematit jelenléte vörös palát eredményezhet. A limonit vagy a goetit jelenléte sárga vagy barna palát eredményezhet.
Zöld pala
Időnként előfordul zöld pala. Ennek nem szabad meglepnie, mivel ezeknek a kőzeteknek a nagy részét alkotó agyagásványok és micák általában zöldes színűek.
Földgázpala kút: Kevesebb, mint tíz év alatt a pala fokozatosan megjelent az energiaágazatban. Az új fúrási és kútfejlesztési módszerek, például a hidraulikus repesztés és a vízszintes fúrás megcsapolhatják az olaj és a földgáz csapdáját a szerves palak szoros mátrixába. Kép szerzői jog iStockphoto / Edward Todd.
A pala hidraulikus tulajdonságai
A hidraulikus tulajdonságok a kőzet olyan tulajdonságai, mint például a permeabilitás és a porozitás, amelyek tükrözik annak képességét, hogy folyadékot, például vizet, olajat vagy földgázt tartson és továbbítson.
A palának nagyon kicsi a részecskemérete, tehát az intersticiális terek nagyon kicsik. Valójában olyan kicsik, hogy az olaj, a földgáz és a víz nehezen tud mozogni a sziklán.A palak tehát záró kőzetként szolgálhat az olaj- és földgázcsapdákban, és egyúttal egy vízesés is, amely blokkolja vagy korlátozza a talajvíz áramlását.
Noha a palánk közbeeső terei nagyon kicsik, jelentős mennyiségű kőzetet képesek befogadni. Ez lehetővé teszi a pala számára, hogy jelentős mennyiségű vizet, gázt vagy olajat tároljon, de az alacsony áteresztőképesség miatt nem képes ezeket hatékonyan továbbítani. Az olaj- és gázipar legyőzi a pala ezen korlátozásait vízszintes fúrással és hidraulikus repesztéssel, hogy a kőzetben mesterséges porozitást és permeabilitást hozzon létre.
A palaban előforduló agyagásványok egy része képes nagy mennyiségű vizet, földgázt, ionokat vagy más anyagokat felszívni vagy adszorbeálni. A pala ezen tulajdonsága lehetővé teszi, hogy szelektíven és tudatosan tartsa vagy szabadon engedje fel a folyadékokat vagy ionokat.
Nagy talajtérkép: Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata egy általános kiterjedt talajtérképet készített az alsó 48 állam számára.
A pala talajok műszaki tulajdonságai
A pala és az azokból származó talaj a leginkább bonyolult anyag, amelyre építni lehet. Ezek a mennyiségi és kompetencia-változásoknak vannak kitéve, amelyek általában megbízhatatlanná teszik őket az építési alapanyagokból.
Földcsuszamlás: A pala a földcsuszamlásnak kitett kőzet.
Táguló talajok
Egyes agyagpala-talajokból származó agyagásványok képesek nagy mennyiségű vizet felszívni és felszabadítani. A nedvességtartalom ilyen változását általában a térfogatváltozás kíséri, amely akár több százalék is lehet. Ezeket az anyagokat "expanzív talajnak" nevezzük. Amikor ezek a talajok nedvessé válnak, megduzzadnak, és kiszáradva összehúzódnak. Az ezen anyagokon vagy azokon elhelyezett épületek, utak, közművezetékek vagy egyéb építmények gyengülhetnek vagy megsérülhetnek a térfogatváltozás hatására és mozgására. Az Egyesült Államokban a kiterjedt talajok az épületek alapozásainak egyik leggyakoribb oka.
A pala deltája: A delta egy üledéklerakódás, amely akkor képződik, amikor egy patak belép egy álló víztestbe. A patak vízsebessége hirtelen csökken, és a hordozott üledékek az aljára letelepednek. A Delták vannak, ahol a legnagyobb mennyiségű földiszap rakódik le. A fenti kép a Mississippi-delta műholdas képe, amely megmutatja annak elosztó csatornáit és az elosztó betéteket. A deltat körülvevő fényes kék víz üledékkel van megterhelt.
Lejtő stabilitása
A pala a földcsuszamlásokhoz leggyakrabban társított kőzet. Az időjárási viszonyok révén a pala agyagban gazdag talajá alakul, amelynek általában nagyon alacsony nyírószilárdsága van - különösen nedvesen. Amikor ezek az alacsony szilárdságú anyagok nedvesek és meredek domboldalon vannak, lassan vagy gyorsan mozoghatnak lefelé a lejtőn. Az emberek túlterhelése vagy feltárása gyakran kudarcot okoz.
Palag a Marson: A pala a Marson is nagyon gyakori kőzet. Ezt a fényképet a Mars Curiosity Rover árbockamera készítette. Vékony rétegű hasadópala látható a Gale-kráterben. A kíváncsiság lyukakat fúrott a Gale-kráter kőzetébe és azonosította az agyagásványokat a dugványokban. NASA kép.
A palalerakódás környezete
A sár felhalmozódása a sziklák kémiai behatolásával kezdődik. Ez az időjárás hatására a sziklák agyagásványokká és más apró részecskékké alakulnak, amelyek gyakran a helyi talaj részévé válnak. Az esővihar apró talajrészecskéket moshat le a talajról és a patakokba, így a patakok "sáros" megjelenésűek lesznek. Amikor a patak lelassul vagy belép egy álló víztestbe, például egy tóba, mocsarakba vagy óceánba, a sár részecskék leereszkednek az aljára. Ha zavartalanul eltemetik, az iszap felhalmozódása üledékes kőzetekké alakulhat, amelyeket úgynevezett "iszapkőnek" hívnak. Így alakul ki a legtöbb pala.
A palakképző folyamat nem korlátozódik a Földre. A Mars rovers sok üledéket talált a Marson olyan üledékes kőzetekkel, amelyek ugyanúgy néznek ki, mint a Földön található pala (lásd a fényképet).