泥炭的热模拟研究──过渡带气形成机理探讨

本文对现代泥炭进行了低温长时间模拟实验研究,并探讨了过渡带气的形成机理。甘南泥炭气、液态烃产率高。液态烃由热解油和残余气仿沥青“Ａ”两部分组成,热解油中以Ｃ_５─Ｃ_１４较轻馏分为主,残余氯仿沥青“Ａ”则以非烃、沥青质为主。随热演化程度增高,烃类增加,非烃和沥青质急剧减少。模拟气体组成以非烃气体（ＣＯ_２等）为主,随温度升高,气态烃产率升高,烃类气体中以甲烷为主。２００℃～４００℃温度下产生的甲烷碳同位素δ１３Ｃ为－５３.８２～－３３.６６‰。研究表明低热演化阶段伴随腐殖物质的降解和干酪根的分子重排作用能产生甲烷同位素较轻的生物－热催化过渡带气。     

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。     

碳酸盐岩干酪根催化降解生烃过程及动力学研究

以甘肃平凉地区奥陶系碳酸盐岩干酪根为对象,利用热模拟实验方法和化工催化原理,从热解生烃组成特征、生烃量及生烃动力学等方面考察了不同介质对干酪根热解生烃过程的影响。结果表明,碳酸盐岩对干酪根生烃过程具有反催化作用,随着温度的增加,反催化作用越明显。膏岩CaSO₄则表现出正催化作用,各种盐类对干酪根生烃过程影响较小。干酪根热解动力学研究表明,生烃动力学参数活化能E与视频率因子A之间不是独立变化的,它们之间存在一定的关系,即:E与lnA呈线形关系,这对于认识碳酸盐岩干酪根的化学结构及热解生烃机理具有一定的参考价值。     

生物降解稠油沥青质热解产物中生物标志化合物与单体烃碳同位素组成研究

本文运用热解技术对采自准噶尔盆地风城地区6个重度生物降解稠油进行沥青质热解实验。通过分析沥青质热解产物中生物标志化合物组成和单体正构烷烃碳同位素组成,探索其在降解稠油油源研究中的应用。研究结果显示,沥青质热解产物中生物标志化合物组成特征易受热解温度的影响,指示母质沉积水体环境的参数 Pr/Ph比值随热解温度升高逐渐增大,在较高的温度下,高碳数、高环数的生物标志化合物易裂解生成低碳数、低环数的化合物,导致C20三环萜烷/C30 藿烷和孕甾烷/αααC29R甾烷两个参数的比值随热解温度升高逐渐增大,表明利用沥青质热解产物生物标志化合物组成进行降解稠油油源判识易出现偏差。而沥青质热解产物单体正构烷烃碳同位素组成随热解温度升高并没有明显的变化, 6个降解稠油沥青质热解产物单体正构烷烃碳同位素分布曲线呈水平分布,与来自风城组烃源岩的典型原油基本相似,说明沥青质热解产物中单体烃碳同位素组成特征可用于重度降解稠油油源分析。另外,通过对比稠油与其沥青质热解产物中单体正构烷烃单体碳同位素组成差异,可用于研究多油源以及后期混入的问题。     

东海盆地台北坳陷有机包裹体化学成分及成因

利用LAM、热爆-气相色谱等方法对东海盆地台北坳陷第三系储层中有机包裹体成分进行了系统研究,结果表明:1矿物包裹体中以CO₂为主,同时含有一定的N₂和F₂等,气态烃包裹体中CO₂含量一般可达40%～78%,液态烃包裹体中CO₂含量一般23%～41%;2烃类含量一般<30%,其中甲烷含量较低,C₂～C₇轻烃含量比甲烷含量高,甲苯含量较高(达18.8%);3对主要烃源岩加水热模拟实验也具有同样的特点。这些特点说明CO₂的成因与烃源岩中碳酸盐矿物热解有关,有机包裹体的成因类型偏腐植型,气态烃以湿气为主,且含有一定的凝析油成分,和南海盆地第三系储层中有机包裹体具有相似的特征。     

东营凹陷盐湖相天然气生成的热模拟试验

东营凹陷民丰地区沙四段是典型的盐湖相沉积,也是本区重要的烃源灶和天然气产层。为了研究不同盐类物质与烃源岩在高成熟阶段的相互作用,采用高压釜封闭体系模拟了东营凹陷盐湖相烃源岩的天然气生成过程。结果表明：碳酸盐、硫酸盐、氯化盐对烃源岩热解生成天然气有强催化作用,同烃源岩热解相比,550℃时气态烃产率分别增加了35%、77%和46%。在4组热模拟气的气态烃组成及热模拟气与民丰地区天然气的轻烃组分比较中发现,上述蒸发盐类不仅改变了气态烃产物中各单组分化合物的生成路径,影响了气态烃产物的组成,而且在盐类物质参与作用下,烃源岩热解的气态烃组成与民丰地区天然气更接近。     

黄金管封闭体系热模拟实验中两种液态烃收集方法对比及其对相态特征的影响

原油在热裂解过程中会生成大量的轻烃(C₆～C₁₃),这些轻烃组分的性质介于气体和液体之间,易挥发,在常温下不以单独的气相或者液相存在,因而往往难以收集完全。本次工作先进行原油裂解生烃动力学模拟实验,在每个温度点都采用了两根黄金管作为平行样,其中一根黄金管按照传统液态烃收集方法,先在线测试完气态烃,然后用液氮冷冻1个跟真空系统相连的细胞瓶来收集轻烃,随后将黄金管剪开并投入加入了正戊烷的细胞瓶中,使两部分液态烃合并。另一根黄金管采用液氮直接冷冻收集的方法,即先用液氮充分冷冻黄金管,然后再快速剪破并浸入正戊烷中,以尽可能地减少轻烃组分的挥发。通过对比这两种收集方法获得的液态烃组分(C₆～C₁₃和C₁₄₊)定量数据,揭示液态烃组分在组成和产率上的差异。在此基础上,借助PVTsim相态模拟软件,将这两种收集方法获得的数据进行油气相态数值模拟,以研究两种收集方法导致的相行为差异。研究结果表明,液氮直接冷冻收集方法能更有效地收集轻烃组分,获得的轻烃产率明显高于传统液态烃收集方法。当R     

二连盆地宝勒根陶海凹陷烃源岩生物标志化合物特征与油源对比

二连盆地宝勒根陶海凹陷虽然取得了很好的勘探成果,但油气成藏基础研究还非常薄弱。依据生物标志化合物特征对烃源岩进行分类,在此基础上开展油族划分和油源对比研究。地球化学特征表明,研究区有效烃源岩可划分为三类:第一类烃源岩为腾格尔组一段（K₁bt₁）中上部“高有机质丰度、低成熟度、高C₂₇甾烷相对含量、高伽马蜡烷含量、低Pr/Ph比值”烃源岩;第二类烃源岩为K₁bt₁下部“高有机质丰度、中等成熟度、中等C₂₇甾烷相对含量、中等伽马蜡烷含量”烃源岩;第三类烃源岩为阿尔善组（K₁ba）“较高有机质丰度、较高成熟度、低C₂₇甾烷相对含量、低伽马蜡烷含量、高Pr/Ph比值”烃源岩。依据生物标志化合物特征,油砂中的原油可划分成4个油族:油族1为K₁bt₁未熟油,原油来源于第一类烃源岩;油族2为K₁bt₁成熟油,原油来源于第二类烃源岩;油族3为K₁bt₁未熟油与K₁bt₁成熟油的混合油,原油来源于第一类烃源岩和第二类烃源岩;油族4为K₁bt₁成熟油与K₁ba成熟油的混合油,原油来源于第二类烃源岩和第三类烃源岩。从油气来源预测有利区,K₁bt₁烃源岩所指向的有利区的面积为26.85 km2,K₁ba烃源岩所指向的有利区面积为79.30 km2。     

中国典型海相富有机质页岩的生气机理

目前页岩生烃的评价体系主要停留在静态条件下,忽略了成烃的动态过程,不能正确评价页岩原始的生烃潜力.采用生烃动力学模拟实验方法,分别对一个相对低成熟的典型海相富有机质页岩及其干酪根样品开展封闭体系和半开放体系下的人工熟化,并对熟化后的两个系列样品进行黄金管生气动力学模拟实验.对裂解产物中气态烃化合物、轻烃类化合物以及碳同位素开展了定量分析,结果表明,甲烷生成过程被划分为4个阶段,即生油（小于1.0% EayR_o）、凝析油生成（1.0%~1.% EayR_o）、湿气生成（1.%~2.2% EayR_o）和干气生成阶段（大于2.2% EayR_o）;页岩中甲烷的最大产率主要来自干酪根的初次裂解（占22.7%）、可排沥青（占7.6%）和残余沥青（占19.6%）的二次裂解;经过早期排烃作用的页岩样品仍有大量的可溶沥青,在高-过成熟阶段其可以与干酪根、不可溶沥青相互作用,成为晚期主要的页岩生气母质.      

渤中19-6潜山构造带凝析油中轻烃地球化学特征及意义

为了明确渤海湾盆地渤中19-6大气田的地化特征和成因,选取研究区潜山凝析气藏7个凝析油样品进行全油色谱分析,剖析其轻烃组成特征,探讨轻烃参数在该区的地质应用.结果表明:渤中19-6凝析油的Mango轻烃参数K₁和K₂值相对稳定,表明研究区原油成因类型基本一致.C₆~C₈组成中正构烷烃具显著优势,甲基环己烷指数平均为39%;庚烷值与异庚烷值,正庚烷/甲基环己烷（F）比值较高,反映它们较高成熟度;轻烃参数计算原油生成温度为125.8~128.1 ℃,其相对偏低,可能与取样过程中凝析油的相态变化有关;2-甲基戊烷/3-甲基戊烷,2-甲基己烷/3-甲基己烷比值高,K₂值低;凝析油正构烷烃摩尔浓度呈三段式分布,甲苯/正庚烷和原油蜡含量随深度而增加.结合饱和烃参数以及金刚烷参数揭示渤中19-6潜山油气为湖相腐泥Ⅱ₁型母质在高成熟阶段（Ro=1.05%~1.30%）的产物,气藏形成后发生一定程度分馏造成油气组分调整.      

绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

分步瞬时热解法可以有效的用于研究干酪根（或其他相关样品）结构组分随温度变化而演变的详细特征。利用分步瞬时热解法从300℃到600℃共分七个温度点,依次对绿河页岩干酪根样品进行热模拟分析。结果表明:在300℃时,绿河页岩干酪根样品基本没有热解产物,在350℃时可检测到少量吸附烃但含量极少;400℃、450℃和500℃是热解产物十分丰富的三个温度点,主要产物是成对出现的正构烷烃和直链烯烃,同时含有一定量的异构烷烃和姥鲛-1-烯;随着热解温度升高,异构烷烃和长链烃类的相对含量逐渐减少;姥鲛-1-烯在400℃和450℃一直占据主要地位;550℃出现了长碳链烷烃（C₂₇~C₃₂）,很有可能是绿河页岩干酪根样品中类似于绿藻等的组分经高温裂解产生的;600℃之后热解产物基本消失,说明在低温阶段干酪根裂解作用就基本完全。另外,绿河页岩干酪根样品在不同温度点的瞬时热解均给出了相应的产物组分构成,对比研究发现,其产物种类及相对含量具有逐渐变化的特征,由此将更有利于研究干酪根的热演化及其成烃机制。     

海相原油沥青质作为特殊气源的生气特征及其地质应用

应用高压封闭体系,对塔里木盆地海相原油中的沥青质组分进行了热裂解模拟实验,从气态烃产率及碳同位素演化、焦沥青的生成等方面,探讨了沥青质作为特殊气源的生气机理。运用Kinetics动力学软件,计算得到沥青质裂解的动力学参数（活化能和指前因子）,在此基础上,将模拟实验结果外推至地质条件下,探讨其动力学模型的实际应用。结果表明,沥青质裂解气在Easy%Ro值0.8左右开始生成,在Easy%Ro值2.65左右其转化率达到1。Easy%Ro为0.9时沥青质裂解进入主生气期（转化率0.1）,Easy%Ro为2.3时主生气期结束（转化率0.9）。研究成果可为中国海相层系裂解气的判识、资源评价及勘探决策等提供实验和理论依据。     

煤成烃生成及排驱加水热模拟实验

用加水热模拟实验对采于我国胜利油田附近的石炭系太原组亮褐煤（R0＝0．56%）生烃潜力进行研究。煤样富含镜质组（74．5%）,壳质组少（8．8%）,惰性组占16．7%,其中镜质组以富氢的基质镜质体为主。煤样裂隙发育,形成于滨海沼泽相沉积环境。实验设200℃、230℃、260℃、290℃、320℃和350℃六个温度点,每个温度点加热72小时。实验结果表明该煤具有较高的生烃潜力和排油效率。其液态烃大量生成和排出始于R0＝0．76%（290℃）,在R0＝1．18%（320℃）时达高峰。气态产物从R0＝1．18%大量形成,直到R0＝1．53%（350℃）继续增大。实验分析认为煤的生烃能力除了与其有机质类型、有机质丰度等有关外,还与其形成的沉积环境有关,缺氧的还原环境是煤作为烃源岩形成和保存的有利沉积环境。裂隙的发育有助于煤成油的排驱和运移。     

柯坪隆起阿克苏油苗的地球化学特征及其成因研究

柯坪隆起区是塔里木盆地海相烃源岩露头发育较好的地区之一,但相关的油气研究报道不多。本文详细研究了塔里木盆地柯坪隆起区油苗的有机地球化学特征并进行了相关的成因分析。阿克苏油苗经历了严重的生物降解作用,饱和烃生物标志物所能提供的成因信息十分有限。原油沥青质组分及储层吸附/包裹烃受后生作用影响较小,综合分析油苗沥青质热解产物与吸附/包裹烃的生物标志物及其碳同位素组成可以获得更多有效的成因信息。研究结果表明,阿克苏油苗与其储层吸附/包裹烃具有不同来源。油苗、沥青质以及沥青质热解产物的碳同位素特征与已经报道的多数海相原油及其沥青质较为接近,与典型的寒武系烃源来源的原油差异显著。而储层吸附/包裹烃与已报道的典型寒武系烃源岩来源油的生物标志物及碳同位素特征比较类似,可能形成于较高的热演化阶段。     

不同类型烃源岩排烃模式对比及差异性探究

烃源岩的排烃是准确预测含油气盆地油气资源必须涉及的一个非常重要的环节,为了得到不同有机质类型烃源岩的排烃效率、排烃机理,选取不同有机质类型烃源岩进行了黄金管模拟实验,总结了不同类型烃源岩在各演化阶段产物的变化特征与排烃效率。结果表明,烃源岩类型对总生成油与残留油中轻重烃的比例影响较大,但是对排出油中轻重烃的比例影响较低,排出油中均表现为在未熟—成熟阶段以重烃为主,在高熟—过熟阶段以轻烃为主。烃源岩的类型对生排油量的影响明显,烃源岩的类型越好,生排油量越高。Ⅰ型烃源岩的生排油量最高,Ⅲ型烃源岩最低。烃源岩类型越好,排油效率越高。Ⅲ型烃源岩排油效率低,与其生成气态烃较多、显微组分中镜质组含量较高有关。      

Evaluating the timing of oil expulsion: about the inverse behaviour of light hydrocarbons and oil asphaltene kinetics

This paper deals with natural temperature records in the heavy (asphaltenes) and the light fractions (C₇—light hydrocarbons) of petroleum. Two sets of marine oils formed from different source rocks and petroleum systems were studied using asphaltene kinetics and light hydrocarbon analysis. Both fractions have been reported to contain information about the temperature the respective oils have been exposed to in the subsurface. These indicated temperatures generally correspond to the conditions in the source rock when expulsion occurred. Bulk kinetic analysis of reservoir oil asphaltenes as well as light hydrocarbon (LH) analysis (of dimethylpentanes) were used here in order to evaluate the expulsion temperatures. Surprisingly, when considering information coming from both fractions, an inverse trend between LHs expulsion temperatures (Ctemp) and asphaltenes (Tasph.) can be observed—high T_asph (asphaltene temperatures) occur with low LH C_temp (light hydrocarbon expulsion temperatures) and low T_asph can be observed when Ctemp is high. These differences are of fundamental importance for the use of such geochemical data in calibrating numerical basin models. The reason for this inverse behaviour is possibly due to the different expulsion behaviour of light hydrocarbons and the heavy fraction of oils, especially when the source rocks contain only moderate amounts of organic matter. In addition it has to be considered that the temperature predictions obtained using asphaltene kinetic analysis are related to the onset temperature of petroleum expulsion, while light hydrocarbons provide, at best, average expulsion temperatures.     

现代松粉的热变质实验研究

本文通过现代松粉较大样品量的热模拟定量研究，认为松粉具有很大的生烃潜力，其特性接近于１类干酪根。以甲烷为主的伴生烃类气体最高产率达２４７ｍ３/ｔ。液态烃包括轻烃和抽提物，产率最高分别达６６．８ｋｇ/ｔ和９４．８ｋｇ/ｔ。受热变质的松粉，低温阶段主要是收缩变小，逐步出现裂隙和本体与气囊分离，３５０℃以上完全破碎。随温度升高松粉及碎片的颜色不断加深，主要调１５０℃以下为黄，２００℃～３００℃为棕，２５０℃～４５０℃为棕黑，５００℃以上为黑。色度指数和镜质组反射率值也随温度升高而增大。     

Oxidant-elemental sulfur as an effective promoter for transformation of organic matter to hydrocarbons at moderate-low temperatures

Elemental sulfur is widely dispersed in the hydrocarbon source rocks and its depositional environment is usually thought as a reducing environment. The presence or absence of free oxygen is a key to identify oxidizing or reducing environment. But elemental sulfur is often present as an oxidant in this environment. When elemental sulfur meets with organic matter, redox reaction will occur. In our simulation experiments at 200 -400℃ , the existence of elemental sulfur can sharply increase the amounts of hydrocarbons, hence leading to the production of immature or low-mature oils and natural gases. At the temperature of 300℃ , the addition of elemental sulfur will further enhance the relative yields of hydrocarbons,and the final yield of total extracts and gaseous hydrocarbons of similitude kerogens by more than 463% and 2760% , respectively, while those of oil shales are increased by about 71% and 2044% , respectively. But at the temperature of 450℃, elemental sulfur plays a negative role in liquid hydrocarbon formation. The presence of elemental sulfur is probably a key factor in the gypsolyte environment leading to the formation of immature or low-mature oils, as well as the coexistence of immature or low-mature oils and natural gases.     

东营凹陷民丰地区天然气生成机理与化学动力学研究

民丰地区天然气存在源岩热解和原油裂解成因的争议。本文采用高压釜封闭体系对该区烃源岩和原油样品分别进行了热模拟实验,从烃类气体生成过程、气态烃与部分单体烃生成动力学特征讨论了二者的生气机理,认为原油裂解比源岩热解生气活化能高30～40 kJ/mol,原油比源岩生气需要更高的热力学条件。模拟实验证实,成熟阶段源岩热解气与原油裂解气相比,以环烷烃和芳烃相对含量低为特征,与民丰地区产出的天然气组成更接近,据此认为该区天然气主要为源岩热解成因。     

爱沙尼亚干酪根催化降解生烃过程及动力学研究

以爱沙尼亚油页岩干酪根为对象,利用热模拟实验方法和化工催化原理,考察了不同介质对干酪根热解生烃过程的影响,从热解生烃量、生烃组成特征及生烃动力学等方面进行了探讨。结果表明:膏岩对干酪根的生烃具有明显催化作用,碳酸盐岩对干酪根的生烃具有一定反催化作用,各种盐类对干酪根的生烃量影响较小。干酪根热解动力学研究表明,生烃动力学参数表观活化能E与视频率因子A两者之间不是独立变化的,而是具有一定的关系,即:E与lnA之间服从直线关系(R=0.99),这些认识对于深入探讨爱沙尼亚油页岩干酪根的化学结构、建立热解动力学模型具有一定的参考价值。