现代生物物质生烃机制动力学研究

对浮游藻和底栖藻进行了生烃动力学分析,结合热模拟实验和元素分析研究表明,浮游藻和底栖藻富含S、O、N等杂原子,生烃活化能普遍很低,生烃平均活化能为220 kJ/mol左右,开始生烃活化能小于184 kJ/mol,分别于251 kJ/mol和255 kJ/mol时达到90%生烃转化率,能在未熟、低熟期大量生烃。但浮游藻和底栖藻生烃过程较长,有效生烃（生烃转化率10%～90%）期间活化能跨度较大,分别为59 kJ/mol和71 kJ/mol,生烃温度跨度分别是166.8℃和201.2℃,浮游藻生烃速率快于底栖藻。浮游藻和底栖藻生烃碳转化率是61.77%和34.9%,浮游藻有更强的生烃能力,生烃产物主要是非烃和沥青质,是未熟、低熟油的重要烃源。     

基质镜质体成烃动力学特征研究

干酪根、煤以及显微组分生烃过程中的动力学参数(如活化能分布特征等)是其内部分子结构的宏观反映,据此可以判断有机质内部成键特征,评价生油门限、生油高峰,计算不同温度范围油气生成量等。笔者利用岩石热解仪(Rock-Eval型)对贵州水城含树皮体煤中的主要组成——基质镜质体的成烃动力学特征进行了研究,并与树皮体、丝质体进行比较,结果表明,基质镜质体的平均活化能为200kJ/mol,大于树皮体的平均活化能(177kJ/mol),而小于丝质体的平均活化能(324kJ/mol),由此推断,在相同的热演化条件下,基质镜质体、树皮体、丝质体三者的生烃顺序为树皮体→基质镜质体→丝质体。从基质镜质体生烃活化能分布特征图上可以看出,基质镜质体有4次主要生烃期,其对应的活化能分布范围及产烃率分别为191.25—192.5kJ/mol、12.19%,195—196.25kJ/mol、7.25%,197.5—198.75kJ/mol、39.82%,216.25kJ/mol、18.64%,据此可以认为:基质镜质体主要由4种不同类型键组成。在活化能191.25—198.75kJ/mol范围内,基质镜质体的累计生烃率达60%左右,这说明基质镜质体产烃较集中(在较短的地质剖面或温度范围内形成大量烃类物质),其含量高(煤岩三大组分之一),因此对煤成烃资源有较大的贡献。     

开放体系下平凉组页岩干酪根的生烃动力学研究

对鄂尔多斯盆地奥陶系平凉组海相页岩进行了3种升温速率下的 Rock-Eval 热解模拟实验,研究了其干酪根在开放体系下的热解生烃演化特征.通过分析热解烃 S2的产率随温度的变化,结合 Kinetics 生烃动力学专用软件计算,获得了其开放体系下的生油动力学参数,活化能分布范围为(57~81)×4.185 kJ/mol.在此基础上进行的动力学模拟结果与实验数据非常吻合,可较好地将实验数据外推到地质实际过程.此外,发现热解残渣中的 H/C(原子比)值与热解温度、干酪根转化率有较好的相关关系,可建立 H/C 值与转化率或者等效镜质组反射率的可靠模板,表明 Rock-Eval 热解实验与 H/C 值结合,可快速评价下古生界源岩的成熟度、转化率和生烃量等指标,将其应用于资源量计算等方面     

南黄海盆地碳酸盐岩生烃动力学参数特征

南黄海盆地碳酸盐岩生烃动力学参数的研究对于估算该盆地油气资源潜力极为重要.利用黄金管-高压釜封闭体系的实验设备,对南黄海盆地栖霞组和青龙组2个碳酸盐岩样品进行了热模拟实验及生烃动力学分析.结果表明,栖霞组灰岩热解气体最高产率为102 mL/g TOC,青龙组灰岩为78 mL/g TOC;栖霞组灰岩生烃活化能主峰为52 kcal/mol,青龙组灰岩生烃活化能主峰为60 kcal/mol.栖霞组灰岩活化能主峰偏低可能是受样品中残留烃类影响,热成熟度参数R_o与气体产率的关系不受地质升温速率的影响,可以利用实验结果进行碳酸盐岩生烃量模拟.      

西加拿大盆地古生界烃源岩特征及对鄂尔多斯盆地气源岩的认识

对西加拿大阿尔伯塔和威利斯顿盆地古生界海相烃源岩的形成环境、发育特点及有机质丰度等进行了调研,西部盆地古生界海相烃源岩主要发育在深水盆地和开阔海环境,这些烃源岩的分布特点是厚度薄(一般小于10m),分布范围广(几乎分布于全盆地),有机质丰度高(Kukeristic 油页岩 TOC 可达28%),成熟度分布范围广(主要处于成熟阶段,R_o=0.6%～1.3%),岩性主要为黑色页岩和灰质泥岩。联系到我国的鄂尔多斯盆地,根据下古生界奥陶系的沉积环境和目前的烃源岩有机质丰度等分析资料,认为该盆地的西部和东部也可能发育有有机质丰度高、厚度薄的烃源岩。     

富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生、排烃意义

用近代有机岩石学与有机地球化学分析相结合的方法，对比研究了我国四川盆地等下古生界富有机质沉积的海相黑色页岩,和渤海湾盆地下第三系湖相油页岩的显微有机组成特征与热演化生烃、排烃作用的关系。观测分析结果表明:黑色页岩热演化程度很高，目前热解烃含量很低，但残余有机碳含量达1％～3％，黑色页岩中保存了早期生油阶段由无定型有机质生油作用转化而形成的微粒体有机质，和未排出的石油演变而来的残余沥青，表明其为原始生烃性能很好的烃源岩。根据黑色页岩中微粒体和残余沥青的含量，可用来了解已生—排烃量和再沉降埋深过程中古油藏储层沥青、微粒体和残余沥青再生气对古生界碳酸盐气藏的贡献。富有机质沉积的下第三系湖相油页岩热演化程度不高，游离烃（S1为0.2～1.4 mg/g）和热解烃（S2为8～44 mg/g），有机碳含量达2.4％～8％，是生油性能很好的烃源岩，油页岩中不仅存在强荧光的藻和无定型有机质，而且油页岩的纹层中广泛存在富有机质的荧光沥青，反映了有利于排烃运移的信息，表明是本区生油贡献最大的烃源岩。富有机质黑色页岩和油页岩的沉积结构构造特征、有机质的赋存形式、热演化中变化过程的对比观察结果表明:其生烃、排烃作用既有很多相似性，又有一定差别。     

柳树河油页岩的热解特征及动力学

利用岩石-热解评价仪研究了200～600 ℃不同升温速率（10、15、20、25、30 ℃/min）下柳树河盆地油页岩热解生烃特征,利用Friedman法和Sestak反应机制,求出了油页岩的反应活化能和反应函数,建立了热解动力学模型,可用于计算热解生烃率和达到某一转化率所需要的时间。研究发现,油页岩的反应活化能并不是一个定值,随着反应温度的增加逐渐增大。这是因为油页岩热解是一个极其复杂的多步反应过程,在不同的温度区间内具有不同的反应机理。     

3种无机盐催化热解油页岩

为了发展油页岩催化热解方法,本文对油页岩中干酪根在催化剂（SnCl₂,MoCl₅,ZnCl₂）作用下的热解转化进行了研究。运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热重（TG）分析等手段对样品在较低温度下（350℃）热解前后的半焦产物进行了分析,利用Coats-Redfern方法计算了热解后的残余半焦动力学参数。结果表明,催化剂可以使干酪根在350℃发生热解反应,同时也能够降低残余半焦的活化能,其中SnCl₂、MoCl₅和ZnCl₂催化处理后残余半焦的活化能分别降低15.10、10.66和20.58 kJ/mol。     

下扬子地区热历史与海相烃源岩二次生烃潜力

下扬子地区是中国南方海相油气勘探的优选地区,针对中、古生界海相油气勘探提出了“二次生烃,晚期成藏”的部署思路。通过盆地热史恢复获得热流史,然后正演计算烃源岩成熟度史,再利用实验模拟二次生烃量版,计算区内4套主要海相烃源岩的二次生烃强度。结果表明：(1) 下扬子地区苏北、苏南、皖南地区具有不同的热演化史;(2) 二叠系和下三叠统烃源岩具有好的二次生烃潜力(150～300 mg/g),志留系烃源岩有一定的二次生烃潜力(约为120 mg/g),寒武系烃源岩几乎不具有二次生烃能力;(3) 平面上,苏南、皖南地区的二次生烃条件整体上不利,苏北各凹陷区4套海相烃源岩二次生烃强度明显大于苏南和皖南地区。     

华北北部凌源—宁城盆地中元古界下马岭组生烃潜力分析:以小庄户剖面为例

通过岩石热解、饱和烃色谱-质谱、镜质体反射率等分析测试方法,对凌源—宁城盆地小庄户剖面中元古界下马岭组烃源岩的有机质丰度、类型及成熟度进行详细分析,综合评价其生烃潜力。研究结果表明,下马岭组有机碳的含量分布在0.15%~1.68%,平均值为0.67%。应用Pr/n-C_(17)与Ph/n-C_(18)的相关关系及干酪根碳同位素分析,判断其有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ_1型。镜质体反射率Ro主要分布于1.26%~2.24%,平均为1.87%,指示下马岭组部分烃源岩属于高成熟演化阶段。综合评价认为,凌源—宁城盆地中元古界下马岭组烃源岩生烃物质基础较好、有机质类型好、成熟度高,可能发生过较大规模的生排烃作用。     

油页岩开采模式

随着世界石油市场高油价时代来临,原来高成本的油页岩生产变得经济,油页岩已成为非常重要的替代能源。由于受诸多因素限制,常规油页岩开采方法成本较高。基于我国油页岩埋藏条件及其物理力学性质,分析国内外非常规油页岩开采以及相关的试验,提出了2种开采模式——油页岩原位开采与钻孔水力开采。     

几种典型的油页岩干馏技术

介绍了当今世界典型的油页岩干馏技术。对油页岩气体热载体法干馏技术简要介绍了Petrosix技术,Kiviter技术,美国联合油SGR技术,日本Joseco技术和中国抚顺炉技术。重点介绍了固体热载体干馏技术中的Galoter技术,Tosco-Ⅱ技术,LR技术,ATP技术和DG技术。总结出在传统加工路线的基础上开发新工艺是今后的发展方向。在干馏技术选择阶段就应重点考虑有利于环境保护的技术。     

Quantitative Study on Shale Oil Content

<正>Oil and gas content in shale and mudstone is one of the key factors that influence exploration of shale oil,and how to carry out quantitative study is one of the puzzles to be solved all along.In the last decade,with the progress of exploration practice and improvement of testing method in shale oil,it is possible for researchers to carry out quantitative study on gas content in shale[1-2],and their achievements have widely been applied in shale gas     

世界油页岩资源利用和发展趋势

世界油页岩资源丰富, 其探明储量换算成页岩油,远大于世界原油的探明储量。美国油页岩储量居世界首位, 其次则为俄罗斯、扎伊尔、巴西、加拿大、约旦、澳大利亚和中国。油页岩干馏制取页岩油始于19世纪上半叶的法国、英国、德国、西班牙等西欧国家。而后页岩油生产由于廉价原油的开采而衰落, 又由于世界石油危机而兴起; 100多年来、油页岩工业几经波折; 如今中国、爱沙尼亚和巴西拥有页岩油的工业生产。此外、爱沙尼亚、德国、中国和以色列则拥有油页岩燃烧产蒸汽发电的工业装置。当前、由于世界原油价格上涨,页岩油的生产在不少国家已有利可图, 中国、爱沙尼亚等国家正扩建、新建页岩油工厂; 蒙古、约旦等国正考虑筹建页岩油厂, 美国也计划对其丰富的油页岩资源进行加工利用。     

利用油页岩研制多孔建筑陶瓷

利用油页岩自身燃烧放出气体后形成孔洞的特性,以吉林省农安地区低品位油页岩为基料,以泥炭为造孔剂、火山渣为添加剂、粉煤灰为增强剂,选用配比为50:25:15:10(油页岩:泥炭:火山渣:粉煤灰),采用湿压成型,在1 050 ℃下烧结出新型的多孔建筑陶瓷.通过测试和表征,该种陶瓷抗压强度为16.8 MPa,气孔率48.19%,容重1.23 g/cm3,最大孔径约20 μm.     

Experimental Methods for Measuring Movable Shale Oil

<正>Although a large amount of hydrocarbon exists in shale,only a part of hydrocarbon is movable because of the shale oil’s flow ability character and the adsorption between hydrocarbon and minerals,kerogen,etc.Nuclear magnetic resonance(NMR)cores analysis was commonly used to measure movable oil in conventional cores(Li Tai-wei,et al,2012;Li Zhentao,2011;Xiao Qiusheng,et al,2009).     

中国油页岩资源现状

2004～2006年我国首次开展了全国性油页岩资源评价工作。为了更好地揭示我国油页岩的分布规律及特征,按不同地区、不同层系、不同含油率、不同埋深和不同地理环境进行了归类汇总。评价结果表明,我国油页岩资源丰富,分布范围广,分布在20个省和自治区、47个盆地,共有80个含矿区。全国油页岩资源为7 199.37 亿t,页岩油资源为476.44 亿t,页岩油可回收资源为119.79 亿t。全国油页岩主要集中分布在东部区和中部区,东部区油页岩资源为3 442.48 亿t,中部区油页岩资源为1 609.64 亿t,青藏区油页岩资源为1 203.20 亿t,西部区油页岩资源为749.94 亿t,南方区油页岩资源为194.61 亿t,分别占全国油页岩资源的48％、22％、17％、10％和3％。全国油页岩主要集中分布在中、新生界,其中,中生界油页岩资源为5 597.92 亿t,新生界油页岩资源为1 052.31 亿t,分别占全国油页岩资源的77.76％和14.62％,油页岩形成时代从西北至东南方向逐渐变新。我国油页岩含油率中等偏好,其中含油率＞5％～10％的油页岩资源为2 664.35 亿t,含油率＞10％的油页岩资源为1 266.94 亿t,分别占全国油页岩资源的37％和18％。我国油页岩埋藏深度较浅,埋深在0～500 m之间的油页岩资源为4 663.51 亿t,埋深在500～1 000 m之间的油页岩资源为2 535.86 亿t,分别占全国油页岩资源的64.78％和35.22％。我国油页岩主要分布在平原和黄土塬地区,分布在平原地区的油页岩资源为3 256.53 亿t,分布于黄土塬地区的油页岩资源为1 562.86 亿t,分别占全国油页岩资源的45％和21％。油页岩资源巨大的盆地有:松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地,占全国油页岩资源的76.79％。     

页岩油岩心样品洗油实验效率对比分析

页岩储层中的裂缝和微纳米级孔隙是页岩油的主要赋存空间。岩心样品高效无损洗油是页岩孔隙结构表征和页岩油赋存研究的关键,但是目前的实验方案并不统一。通过调研总结常用的洗油方法,针对现行广泛使用的浸泡抽提法、快速萃取法以及气驱+索氏抽提法对大港油田沧东凹陷孔二段页岩(块样,1 cm×1 cm×1 cm)进行洗油测试,利用Rock-Eval 热解仪和气相色谱仪对洗油前后的样品以及萃取出的可溶有机质进行了实验效果对比和三种方法之间的优劣性分析。研究结果表明,随着实验时间的延长萃取物中重烃含量逐渐增加,且低孔低渗的页岩岩心在常温常压下难以达到理想的洗油效果。升温和增压可以提高洗油效率,但长时间的高温作用会使部分重烃和吸附组分裂解,当裂解的速度大于轻烃组分被萃取的速度时,S₁值会出现随着洗油时间上升的现象;合适的压力条件可以有效促进洗油速率,但如果条件控制不好会造成样品破碎或者内部孔隙被破坏。建议在洗油过程中采用较低的压力、常温或者稍微加温以加快实验速度,驱替法和抽提法结合会有更好的效果。