鄂尔多斯盆地煤显微组分的micro-FTIR研究

采用显微傅利叶红外光谱（ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ）技术研究了鄂尔多斯盆地不同煤级煤中基质镜质体、丝质体、藻类体、角质体、孢子体及树脂体的化学组成与结构演化特点．研究结果表明,随煤级增加,煤显微组分中脂族结构成分先增后减,含氧官能团减少,芳烃富集且芳环缩合度增加;在相同的热演化程度下,丝质体较基质镜质体和类脂组含更多的芳香结构成分和较少的脂族结构成分,及具更高的芳香缩合度,而基质镜质体又较类脂组含更多ＣＣ／ＣＨ,且基质镜质体中含较多的ＡｒＯＡｒ,ＣＯＣ等交链结构．反射式ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ具制样简单、快速准确等优点,且能进行单组分分析,无须分离样品,具透射式ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ和粉末红外光谱无可比拟的优越性,是煤及源岩显微组分微区化学分析的有力工具．     

烃源岩显微组分的显微傅利叶红外光谱研究

采用显微傅利叶红外光谱（Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ）研究了源岩中三个系列显微组分包括陆生高等植物成因的镜质体、丝质体、木栓质体、孢子体、角质体,水生动物成因的笔石、几丁虫及热演化过程中次生的组分沥青等的化学组成与结构演变特征。研究表明,所有显微组分随其演化程度增高,脂族链变短,含氧官能团减少,芳烃富集且芳环缩合度增加。镜质体含丰富的芳烃ＣＣ,壳质组含丰富的脂族烃Ｃ—Ｈｘ,笔石、几丁虫含丰富的含氧官能团和氧桥（Ｃ—Ｏ—Ｃ及Ａｒ—Ｏ—Ａｒ等）,沥青的脂族烃Ｃ—Ｈｘ含量介于壳质组与镜质体之间,丝质体含丰富的芳烃ＣＣ及氧桥。     

吐哈盆地侏罗纪煤中主要组分结构特征与生烃性分析

在高纯度煤岩显微组分分离富集的基础上,应用透射式显微傅里叶红外光谱技术 (Micro FTIR),对吐哈盆地侏罗纪煤中的主要组分-镜质体、丝质体、角质体、藻类体的结构组成进行了测定。结果表明 :藻类体主要由长链脂族结构组成,芳香结构含量相对较少;角质体和基质镜质体中含有较丰富的芳香结构以及长链脂族结构;而丝质体则主要由芳香结构组成,脂族结构含量很少。显微组分的这种结构特征决定了藻类体具有很高的生烃潜力、角质体和镜质体的生烃潜力中等、而丝质体的生烃潜力则很低。对于吐哈盆地煤成油来说,由于藻类体主要由长链脂族结构组成,并且生烃潜力也高,因此其具有高的液态烃产率、丝质体的产油率最小、角质体和镜质体的液态烃产率中等。由于镜质体是本区煤中含量最高的组分。因此,对于吐哈盆地所形成的具有工业规模的油田来说,镜质体应该是主要的贡献组分之一。但对于富含藻类体的厚层状烛藻煤,由于它类型好,品质高、生烃潜力大、以中长链脂族结构为主,是煤成油最理想的源岩。     

吐哈盆地及二连盆地侏罗系煤微类脂组分的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）研究及油气意义

吐哈盆地产出有比较丰富的侏罗系煤成油气田，本文用共聚焦激光扫描显微镜和热解分析等手段研究了煤中类脂组及微类脂组的类型、含量、分布与煤成烃性能和产出的关系。观察分析结果表明：在一般煤岩组分观测中主要含煤的西山窑组和八道湾组煤层类脂组含量很少超过１０％，但是一些煤样的热解分析中Ｓ＿１可高达５－２３ｍｇ／ｇ，Ｓ＿２可达１５０─２００ｍｇ／ｇ，ＨＩ（烃／有机碳）可高达１５０─３５０ｍｇ／ｇ生烃、含烃性能较好。进一步用共聚焦激光显微镜观测结果表明：本区一些薄层状、条带状煤层的基质镜质体和叶结构镜质体中微类脂组含量比较丰富，微区定量统计含量在３％─１８％左右。这种富含微类脂组的基质镜质体和结构镜质体在煤成油气中有重要意义，而且由于多数微类脂体在煤中常成点线状、似层状、充填状、网络状分布，可能有利于煤成油气的运移和聚集。     

吐哈盆地侏罗系煤中超微类脂体特征和演化

利用共聚焦激光显微镜和透射电镜对吐哈盆地侏罗系煤进行超微层次有机岩石学分析，发现微米级以下超微类脂体普遍存在于无结构镜质体和一些粗粒体之中。常规光学显微镜下难以分辨超微类脂体，在镜质体反射率Ｒｏ０．５０％￣０．７０％时，煤中超微类脂体数量一般为８％￣１２％。超微类脂体的光性演化明显领先于壳质组形态组分孢子体和角质体，它是吐哈侏罗系煤中重要的生油组分。     

应用高分辨率透射电镜研究煤显微组分的结构

应用高分辨率透射电镜研究变质系列镜质体和丝质体以及热解碳的物理结构特征表明,随煤级增高,镜质体的基本结构单元(BSU)的平均长度及缩聚芳香层平均环数NC呈增加的趋势;衍射环数增多,环的弥散程度减小,最终出现弧状;表明镜质体的BSU在变质过程中长大,定向性增强,VRo,max=6.50％是阶跃点,当VRo,max>6.50％,BSU突然定向排列。获得了很难获得的低煤化烟煤(VRo,max=0.66％)的高分辨图像,它的BSU尺寸小,无序排列。对丝质体和热解碳高分辨图像的首次研究发现,前者有序性差,随煤级演化的速度较镜质体慢,后者有序性好。     

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。     

煤岩显微组分的活化能研究

热解反应中活化能（E）与生烃率的关系是煤（干酪根）结构组成的反映，这就如同指纹一样，在成熟度相同的条件下，不同的显微组分其动力特征不同。煤及显微组分化学结构的确定目前地球化学研究领域中的一个难点。利用岩石热解（Rock-Eval）、热解气相色谱（PY－GC）以及开放体系下热模拟方法，对树皮体、镜质体和丝质体不同生烃率所对应的活化能进行测定和计算，在此基础上对上述组分的化学结构进行探讨。结果显示，三种组分的生烃率－活化能关系图以及由此所反映的化学结构明显不同：树皮体热解生烃主要集中在低活化能区，其化学结构相对较为单一，主要由脂族结构组成，芳香结构及杂原子官能团相对较少；镜质体的生烃活化能稍高，其结构比树皮体要复杂些，以烷基苯和甲氧基苯为主；丝质体生烃主要集中在高活化能区，化学结构更为复杂些，除以烷基及甲氧基苯为主外，还含有一定数量的杂原子官能团以及短链脂肪烃。另外，上述三种组分的平均活化能明显不同，其中树皮体的最低，丝质体的最高，镜质体的介于两者中间。因此，生油门限也存在很大差别，在相同的热演经条件下，三者的生烃顺序依次为树皮体→镜质体→丝质体。     

吐哈盆地煤成烃主要贡献组分剖析

吐哈盆地中下侏罗统煤显微组分组成显示了“碎、小、薄”和过渡组分含量高的特点。结合显微和超微层次有机岩石学分析，在显微组分层次生烃组分主要为基质镜质体，碎屑类脂体、薄壁角质体、木栓质体和小孢子体在煤成烃中也有一定的贡献；超微层次生烃组分主要表现为分布于基质镜质体中的超微类脂体。煤中基质镜质体的高含量弥补了其单位生烃潜力低的不足，基质镜质体富氢成因在于生物化学阶段细菌等微生物对其强烈降解改造作用。     

树皮煤的原子力显微镜研究

利用原子力显微镜观察了树皮煤中两种主要显微组分树皮体和镜质体表面纳米结构特征,揭示了镜质组镜质体大分子团具有网状结构的特征,而类脂组树皮体大分子团具有纤维状、颗粒状和网络状排列结构,随演化程度的提高,树皮体大分子团结构的演化依次表现为纤维状-→粒状-→不规则网状-→网状结构,镜质体则由结构松散的网状结构向高度定向排列的规则网状结构演化。利用AFM的横切面分析工具定量分析了显微组分表面的大分子结构排列,为显微组分分子结构演化和成烃机理研究提供了重要的科学依据。     

An Atomic Force Microscopy Study on ＂Barkinite" Liptobiolith

利用原子力显微镜观察了树皮煤中两种主要显微组分树皮体和镜质体表面纳米结构特征,揭示了镜质组镜质体大分子团具有网状结构的特征,而类脂组树皮体大分子用具有纤维状、颗粒状和网络状排列结构,随演化程度的提高,树皮体大分子团结构的演化依次表现为纤维状→粒状→不规则网状→网状结构,镜质体则由结构松散的网状结构向高度定向排列的规则网状结构演化.利用AFM的横切面分析工具定量分析了显微组分表面的大分子结构排列,为显微组分分子结构演化和成烃机理研究提供了重要的科学依据.     

煤岩显微组分热解气相色谱特征与化学结构剖析

煤结构是目前地球化学研究领域中的一个难点，但却具有极其重要的理论及实际意义，本文采用分步热解气相色谱技术将树皮体，镜质体和丝质体分解为分子量较小的可测定的有机化合物，在此基础上，据不同温度下热解产物的组成特征来还原显微组分的化学结构，实验结果表明，煤显微组分主要由四大类官能团组成，一是热稳定性较低的NOS杂原子官能团；二是脂族（脂链、脂环）结构；三是苯、烷基苯（甲苯、二甲苯）、萘等芳香族化合物，四是热稳定性很高的难以分解的稠环芳烃。上述四类化合物集中于显微组分的不同结构简单中，树皮体和镜质体结构单元外侧主要由热稳定性较低的杂原子化合物以及分子量较小的苯和烷基苯组成，而丝质体结构单元外侧则主要以短链脂族结构为主，三组分结构核部由热稳定性很高的难以分解的稠环芳烃组成。连结核部稠环芳烃与结构单元外侧杂原子等官能团的主要是热稳定性较高的脂链结构，煤显微组分热成烃主要按结构中各官能团键的强弱随热演化程度的加深依次脱除，生成油气，基本上属平行独立依次反应机制，亦“官能团脱除型”，此外，还包括少量的长链脂族结构裂解为短链脂肪烃的“解聚”过程。     

贵州水城煤中基质镜质体生烃潜力、烃类组成及生烃模式

基质镜质体是华南晚二叠世煤中的主要组分之一,其在煤中含量的多少、生烃潜力的大小、生烃特性等直接影响到该区煤成油气资源的评价。采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法,对贵州水城晚二叠世(R12)龙潭组煤中基质镜质体的生烃潜力、烃类组成特征、生烃模式进行了研究。结果表明：本区基质镜质体的生烃潜力、氢指数分别为191.99mg/g和250mg／gTOC,远高于丝质体的生烃潜力(26.17mg/g)和氢指数(35mg／gTOC),而小于树皮体的生烃潜力(297mg/g)和氢指数(491mg/gTOC);基质镜质体热解烃类组成中以轻质烃为主,湿气次之,可见本区基质镜质体不但能生成气态烃,而且能生成一定量的液态烃,这归因于其中所含大量的超微类脂体;基质镜质体“生油窗”温度范围为375～475℃,主要生烃温度区间为400～450℃,其中415～430℃为生烃高峰期,420℃处产烃率最高。基质镜质体这种在高成熟度下(大于VRo1.0％)大量生烃的特点对在成熟度普遍较高的华南地区寻找油气田具有重要的意义。     

贵州水城煤中基质镜质体生烃潜力、烃类组成及生烃模式

基质镜质体是华南晚二叠世煤中的主要组分之一,其在煤中含量的多少、生烃潜力的大小、生烃特性等直接影响到该区煤成油气资源的评价。采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法,对贵州水城晚二叠世(P21)龙潭组煤中基质镜质体的生烃潜力、烃类组成特征、生烃模式进行了研究。结果表明:本区基质镜质体的生烃潜力、氢指数分别为191.99mg/g和250mg/gTOC,远高于丝质体的生烃潜力(26.17mg/g)和氢指数(35mg/gTOC),而小于树皮体的生烃潜力(297mg/g)和氢指数(491mg/gTOC);基质镜质体热解烃类组成中以轻质烃为主,湿气次之,可见本区基质镜质体不但能生成气态烃,而且能生成一定量的液态烃,这归因于其中所含大量的超微类脂体;基质镜质体“生油窗”温度范围为375～475℃,主要生烃温度区间为400～450℃,其中415～430℃为生烃高峰期,420℃处产烃率最高。基质镜质体这种在高成熟度下(大于VRo1.0%)大量生烃的特点对在成熟度普遍较高的华南地区寻找油气田具有重要的意义。     

渤海湾盆地石炭纪—二叠纪煤的有机组分红外光谱研究

通过对渤海湾盆地石炭纪－二叠纪煤中主要有机组分进行显微傅里叶红外分析,揭示了孢子体,角质体,树脂体及基质镜质体等有机组分化学组成,结构的特点和对油气形成贡献的差异。结果表明,角质体,树脂体和孢子体都具有富氢指数高,富氧指数低的特点,但树脂体对油气生成的贡献更大而且时间较早,孢子体较差而且时间较晚,就基质镜质体而言,晚石炭世太原组（Ｃ２ｔ）煤比早二叠世山西组（Ｐ１ｓ）煤富氢指数高,富脂链参数也大,表     

新疆中生代煤中半镜质组特征及其研究意义

通过分析显微图像的光学性质和测定煤的反射率等方法,研究了新疆中生代煤中半镜质组特征。结果表明:新疆中生代煤中含有一定量的半镜质组;均质半镜质体占总体(均质镜质体与均质半镜质体之和)的49%~64%,均质半镜质体的最大反射率(R_max)比均质镜质体的高0.08%~0.13%;均质半镜质体的R_max介于均质镜质体和结构镜质体之间,结构半镜质体的R_max比结构镜质体的高0.28%~0.34%。由此可以得出:在三大组分划分方案中,应将均质半镜质体归入镜质组的均质体中,同时认为,按显微组分三大组分划分方案中,将结构半镜质体归入惰质组的半丝质体中更合理;在测定煤的反射率时,不能将均质半镜质体作为反射率的测定对象。本项研究结果对于指导本地区煤炭的炼焦配煤、煤炭液化和深加工利用等具有重要意义。      

不同类型镜质体荧光特征差异性及原因

对我国不同时代和地区125块煤样中镜质体荧光性进行了详细的荧光光度术分析，表明镜质组的荧光性不仅取决于煤阶，而且也与镜质体类型紧密相关。不同类型镜质体显示了不同的荧光强度，在石油窗阶段，富氢镜质体荧光强度明显高于正常镜质体，差值可达1-3倍，特别是富氢镜质体在0.5%-0.85% Rｏ阶段荧光强度一直较强，且荧光强度值的变化与煤阶没有较好的相关性，显示了明显的特殊性。镜质组相对荧光强度与超微类脂体含量、可溶有机质数量呈正相关关系。富氢镜质体较强的荧光性和Ｒｏ在0.50%-0.90%之间荧光强度特殊的演化规律与其中含有较丰富的超微类脂体以及富氢镜质体中流动相含量较高二方面因素有关。     

从显微煤岩学角度探讨六盘水地区龙潭煤系低煤级煤的生烃 …

从显微煤岩学角度探讨了贵州六盘水地区晚二叠世龙潭煤系煤的生烃状况。研究表明,树皮体和基质镜质体是研究区煤岩显微组成中主要的两种富氢组分,“富质镜体－较富树皮体”是主采煤层典型的煤岩组合特征,在成烃演化过程中,富氢镜质体和树皮体对生烃作出了主要贡献。渗出沥青体充填于镜质体微裂隙或细小孔洞以及丝质体胞腔中,这些微裂隙和胞腔和煤成油的保存,富集和运移起到关键作用。显微组分间的这种配置关系为煤成油藏的形居     

渤海湾盆地石炭纪-二叠纪煤中基质镜质体飞行时间二次离子质谱研究

利用飞行时间二次离子质谱仪（简称ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）对渤海湾地区Ｃ－Ｐ太原组和山西组煤中基质镜质体进行了对比研究,结果表明,在接收到的正二次离子中都含有一定的烯基和烷基碎片,这些脂族碎片离子的出现说明它们具有富氢及较好的生烃性质。同时,该仪器的实际应用结果表明,它对研究煤及源岩中有机显微组分的化学成分和结构具有独特的优势。     

中国西北侏罗纪煤系显微组分生烃潜力、产物地球化学特征及其意义

从吐哈盆地侏罗纪煤中分离富集了藻类体、孢子体、角质体、镜质体、基质镜质体和丝质体6种主要显微组分,进行了热解及热模拟实验,并对各显微组分热模拟生成的产物热解油进行了碳同位素组成等分析。各显微组分热解生烃潜力及其热解产物热解油的碳同位素组成表明,煤系有机质中藻类体的生油潜力最高,生成的液态烃类的碳同位素组成最轻;孢子体、角质体等陆源富氢组分生烃潜力低于藻类体,生成的液态烃类的碳同位素组成重于藻类体生成的液态烃类,与煤系含油气盆地中原油的碳同位素组成基本一致。这些富氢显微组分应该是煤系有机质中主要的生油显微组分。镜质体和基质镜质体的生油潜力相对较低,其生成的液态烃类的碳同位素组成比一般煤系原油重得多,而且这些组分本身对液态烃具有较强的吸附力,尽管其在煤系有机质中所占的比例很大,仍然难以成为生成液态石油的主要显微组分,只能在高成熟演化阶段成为良好的生气显微组分。丝质体等惰性组分生烃潜力极低,不可能成为生油组分。此外,结合原煤的显微组分组成、生烃潜力和元素分析,提出仅仅以壳质组的含量高低来评价煤的生烃潜力不完全可靠,热解是经济、快速、有效的评价方法。