ABSTRACT

Hydrocarbon generation from the thermal breakdown of organic matter can be modelled by assuming that N parallel first-order reactions control kerogen decomposition. We use a nonlinear optimization technique and data from approximately 100 ramped pyrolysis experiments on immature, whole rock samples to estimate kinetic parameters for Type III kerogen from the Beaufort-Mackenzie Basin. We find that the same distribution of frequency factors and activation energies can be used for all of the Upper Cretaceous to Oligocene sediments examined (Fish River, Reindeer, Richards, Kugmallit sequences) provided that initial potentials are allowed to vary between samples. This implies either that the kinetic scheme is insensitive to the gross composition of Type III kerogens, or that the organic matter consists of variable mixtures of the same basic components.

The laboratory-based kinetic equations were incorporated into a one-dimensional thermal model that was used to simulate the thermal and subsidence history at two well locations (Arluk E-90 and Amauligak J-44) in the basin. Model results are consistent with the observed low maturity of drilled sediments in the offshore. Calculations suggest that rapid Plio-Pleistocene deposition (~500 m/My) has buried mature sediments approximately 1 km deeper than if slower Miocene depositional rates had prevailed. Furthermore, the Richards Sequence, a postulated source interval, is predicted to be presently at maximum hydrocarbon generating conditions. Previous work had implied that hydrocarbons were generated from resinite-rich source rocks at low levels of maturity but model results are in accord with conventional hydrocarbon generation models. Unfortunately, the offshore wells are too shallow to have significantly penetrated the oil window and therefore cannot provide an adequate geological test of the kinetic model.

RESUME

La generation d'hydrocarbures a partir de la degradation thermique de la matiere organique peut etre modelee en supposant qu'un nombre N de reactions de premier ordre paralleles controlent la transformation de la kerogene. Nous utilisons une technique d'optimisation non lineaire et des donnees provenant d'approximativement 100 experiences de pyrolyse effectuees sur des echantillons de roche immature, afin d'evaluer les parametres kinetiques de kerogenes de type III provenant du bassin Beaufort-Mackenzie. Nous trouvons que la meme distribution de facteurs de frequence et d'energies d'activation peut etre utilisee pour tous les sediments etudies, du Cretace superieur a l'Oligocene (sequences Fish River, Reindeer, Richards, Kugmallit), pourvu que les variations de potentiels initials entre les echantillons entrent en ligne de compte. Ceci signifie soit que le scheme kinetique est insensible a la composition brute des kerogenes de type III ou que la matiere organique consiste en melanges variables des memes composantes de base.

Les equations kinetiques, derivees en laboratoire, furent incorporees dans un modele thermal unidimentionel qui fut utilise afin de simuler l'histoire thermique et de subsidence telle qu'elle se presente dans les deux puits (Arluk E-90 et Amauligak J-44) dans le bassin. Les resultats obtenus du modele confirment les observations de sediments a basse maturite fores dans les regions extracotieres. Des calculs suggerent que la sedimentation rapide du Plio-Pleistocene (~500 m/Ma) a enseveli les sediments matures a approximativement 1 km plus profond que si les taux de sedimentation plus lents du Miocene avaient prevalu. De plus, la sequence Richards, un intervalle source postule, est prevu comme etant presentement situe dans des conditions maximales de generation d'hydrocarbures. Des travaux precedents avaient conclu que les hydrocarbures avaient ete engendrees a partir de roches meres riches en resinite a des niveaux de maturite peu eleves, mais les resultats du present modele sont en accord avec les modeles de production d'hydrocarbures conventionels. Malheureusement, les puits extracotiers sont trop peu profonds pour avoir penetre de facon significative la fenetre d'huile et donc ne peuvent fournir un test geologique adequat du modele kinetique.

Traduit par Marc Charest

1 Geological Survey of Canada Contribution No. 16089

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