松粉热解油的地球化学特征与意义

松粉热模拟生成油的色谱，－色质谱分析表明，热解油以芳烃和饮 为主，芳烃又以单环和双环芳烃为主。热解油中正构烷烃量最高，碳粉分布为Ｃ４－Ｃ２８，多以Ｃ１２为主峰。轻烃色谱参数显示４５０℃为生油高峰的上限，低温热解油重烃含量大于轻烃含量，而高温阶段则相反。     

油页岩低温干馏不同阶段的产物特征

对东北地区典型盆地油页岩样品进行分阶段低温干馏加温实验,分析油页岩的最佳产油区间和最佳加温方式。低温干馏产物(页岩油、半焦、水分、气体损失物)的变化规律表明低品质油页岩在整个低温干馏过程中出油率缓慢递增,因此可以采用传统的低温干馏加温方式。中等、优等品质油页岩在Ⅰ-Ⅱ阶段出油率变化不明显,Ⅲ-Ⅳ阶段出油率增加最快,绝大多数油页岩在Ⅵ阶段出油率几乎不再发生变化,因此中等、优等品质油页岩的低温干馏可以采用Ⅴ阶段加温方式,该加温方式的提出既可获得较高含量的页岩油,又可提高半焦的附加利用值。     

新疆油页岩升温过程中孔隙结构演化特征

孔隙结构是油页岩描述的重要特征,直接影响页岩油气的储存和运移。因此,研究孔隙结构演化对指导油页岩原位开采具有重要意义。本文以新疆巴里坤油页岩为研究对象,利用热重(TG)、低温氮气吸附(LTNA)与压汞(MIP)等试验,结合LTNA-MIP联合精确表征方法,揭示巴里坤油页岩热解失质量规律及升温过程中孔隙发育特征,并对孔隙结构演化过程和机理进行研究。结果表明：新疆油页岩热重可分为低温缓慢失质量阶段(20～360℃)、中温快速失质量阶段(360～500℃)和高温缓慢失质量阶段(500～600℃),由于该油页岩具有低挥发分、高含油率、高灰分的特点,中、高温阶段是主要的失质量阶段;巴里坤油页岩内部孔隙类型复杂,升温过程中,微、小孔由狭缝形演变为导管状,中、大孔始终以墨水瓶状为主。墨水瓶状孔隙在300～400℃和500～600℃这2个温度区间集中发育,有效孔隙则在400～500℃大量发育。低温段以原生大孔为主,在自由水蒸汽压、矿物热膨胀和沥青质软化共同影响下,孔隙结构变化较小;中温段有机质集中热解,产生扩孔效应,单位孔隙体积大幅增加,孔隙类型以中孔为主;高温段黏土矿物失水、石英相变产生膨胀压力,大...     

泥炭的热模拟实验及其在煤层气研究中的应用

采用高温高压多冷阱热解实验装置,在温度和压力分别为336.8~600℃和 50MPa,升温速率为 20℃/h和 2℃/h条件下,对泥炭进行了热解生气的模拟实验,获得了烃类甲烷和C₂-C₅气体以及非烃二氧化碳、氢气和硫化氢气体的产率和体积分数数据,研究了热模拟产物气体的组分特征和热演化过程。结果表明,泥炭高温热解产物气体主要由非烃二氧化碳气体组成,其次为烃类甲烷和C₂-C₅气体。随着实验温度的增高,非烃气体体积分数呈下降趋势,烃类气体体积分数呈上升趋势。不同升温速率实验条件下,泥炭样品热解生气表现出不同的特征,主要体现了时间因素控制着泥炭的生烃过程和生烃量,这符合化学反应动力学时间与温度之间互补的原理。并且与煤岩热解生气特征进行了对比,表明泥炭比煤岩具有更高的产烃气能力。根据热模拟实验研究结果,探讨了煤层气形成方面的地球化学意义。      

油页岩原位开采温度-时间-转化率判识方法及应用

油页岩原位转化开采加热的最终温度、加热时间和最终油气转化率与原位开采的经济成本息息相关。利用Rock-Eval 6型岩石热解分析仪分别获取不同升温速率下的油页岩烃产率-转化率和烃产率-活化能之间的关系,以烃产率为桥梁,建立活化能与转化率的对应关系;在此基础上,依据化学动力学反应原理,将油页岩有机质（干酪根）演化生成油气的过程近似为具一级反应特征的热裂解反应,获取不同转化率条件下温度倒数（1/T）与时间对数（ln t）的关系式,建立油页岩原位转化温度-时间-转化率关系图。以广东茂名盆地油柑窝组油页岩为例,通过上述方法建立了油页岩原位转化开采温度-时间-转化率关系图。由判识关系图可知：加热至350℃开采该区油页岩,转化率达90%需要98 a;加热至200℃开采该区油页岩,在不采取其他措施的情况下即使转化10%也需要147 a。实际情况下,地下油页岩原位受热具有非均质性,加热开采能耗大,通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质可能是油页岩原位开采技术的一种发展方向。     

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。     

煤岩、泥岩密闭体系下热解产物特征及动力学分析

通过密闭体系热模拟实验考察了煤岩和泥岩产物产率及动力学特征,结果表明高温阶段甲烷的来源除了重烃气的裂解外,还有有机质直接裂解的贡献。泥岩有机质在初次裂解过程中易于生甲烷的组分较少且热稳定性要高,煤岩有机质在初次裂解过程中易于生甲烷的组分相对较多且稳定性较弱。煤岩在低温阶段热解的液态烃中正构烷烃通过环化和芳香化作用与沥青...     

祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究

以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO₂为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO₂产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ¹³C₁ ＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。     

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。     

海拉尔盆地乌9井煤含水热模拟生烃实验研究

通过对海拉尔盆地乌9井煤进行含水热模拟实验，结果反映出煤在早期阶段产气率较小，且以生成非烃气为主，350℃后产气率明显增大，随模拟温度的增加烃类气体的组分碳同位素序列由正碳序列变为同位素序列倒转，说明了温度对天然气的组分碳同位素序列有影响。热模拟煤中可溶有机质表现出低饱和烃和高非烃、沥青质的特点，色谱上具有较高的Pr/Ph。煤具有两次生油高峰：即未熟—低熟油生油高峰，对应Ro=0．5％，产油率为0．85％；第二次生油高峰Ro为0．85％，产油率0．93％。煤显微组分组成特征决定了煤的生油特征。     

高压-工频电加热裂解油页岩技术室内试验及 氧的驱动效应分析

高压-工频电加热原位裂解油页岩是吉林大学与俄罗斯托木斯克理工大学合作研究的具有占地面积小、污染小、工艺简单等优点的油页岩开采技术。先对油页岩使用高压电击穿,再使用电加热的二步法,可以达到快速裂解油页岩的效果。为了确定裂解油页岩的工艺参数,以及更好地掌握高压-工频电加热裂解油页岩技术,本文对油页岩在有、无氧气条件下的裂解过程进行了热分析试验。试验表明,在有氧与无氧加热条件下,都可完成油页岩的裂解,且裂解过程是相同的,都属于二段式裂解过程。氧在油页岩加热裂解时具有驱动作用,可以降低油页岩的裂解温度、节省能量、提高裂解速度。     

不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示

借助于烃源岩生排烃模拟技术,开展了加热温度、加热速率、恒温时间、水质量分数等不同边界条件对油页岩原位转化开采影响的模拟实验。结果表明:升高转化温度、降低升温速率、延长恒温时间均有利于提高原位转化出油率和改善油品;流体压力过度升高对油品稍有改善,但出油率有所降低,且过高的流体压力(如超过开采层上覆岩层压力)会对地面工程产生破坏影响;高温地层水可能作为催化剂、反应物和溶剂参加反应,促进非共价键的断裂,提高出油率。在此基础上,提出了在干馏转化过程中加入额外的供氢物质或高温水中加入适量的水溶性催化剂提高油页岩原位转化开采出油率的方法。     

High temperature simulation of petroleum formation—IV. Stable carbon isotope studies of gaseous hydrocarbons

Laboratory simulations of petroleum formation were examined by stable carbon isotope studies of five cryogenic distillation fractions of the gases produced by thermal treatment of organic substrates. Simple heat treatment (pyrolysis) of substrates was contrasted with heat treatment in the presence of nickel and vanadium sulfides, ammonia, and water (catalysis). The effect of substrate/catalyst ratio on the isotopic composition of gases was also examined. All reactions were carried out at 440°C, and ambient pressure. Plots of stable carbon isotope ratio versus distillation temperature, for substrates representing marine and terrestrial organic matter, were compared to literature values for natural petroleum accumulations, and to the pyrolysis of Green River oil shale.     

马朗凹陷低熟页岩油地球化学特征及成烃机理

勘探实践和研究表明,马朗凹陷二叠系芦草沟组源内油气为页岩油,该原油C₂₉甾烷立体异构化参数w(20S)/w(20S+20R)、w(ββ)/w(αα+ββ)均为0.2~0.4,为典型低熟原油。通过对芦草沟组烃源岩地球化学和有机岩石学特征的综合研究,发现低熟页岩油的生烃母质为原生的富氢无定形体,这些无定形体在沉积早期经历过细菌的改造作用,致使其具有特殊的生烃演化模式,即低熟-成熟阶段早期（R_o为0.55%~0.75%）处于生油高峰,对应埋深为1 800~2 900 m,埋深大于或小于该主峰带,烃源岩生烃能力急剧降低。泥岩生烃模拟实验、热解、抽提等实验数据表明:芦草沟组低熟页岩油正是位于该主生带的源岩所生,处于生烃带的源岩区即为马朗凹陷低熟页岩油富集的有利地区。     

桦甸油页岩基础物化特性研究

对油页岩进行了扫描电镜分析,测定了油页岩的密度、可磨性、灰分特性、比热、含油率等物性参数,并采用热重分析仪详细研究了油页岩样品在典型工况下的热解及燃烧特性。结果表明,桦甸油页岩是一种高灰分、高挥发分、低热值和具有中等结渣倾向的劣质燃料;不同矿区的油页岩的品质有区别,其中大城子四层的油页岩品质较好,公郎头十一层较差。利用热解和燃烧的实验数据建立的油页岩热解及燃烧的动力学模型表明,油页岩的热解反应属于一级反应,其燃烧反应在不同的温度范围内可用不同的反应级数来描述。     

渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气地球化学特征及其成因分析

在对渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气样的气体组分和稳定碳同位素分析的基础上,对页岩气的成因类型和烷烃碳同位素倒转原因进行了探讨。渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气的甲烷含量高(94.33%~98.96%),非烃组分(主要包括N_2、CO_2)含量较少,干燥系数大于0.98,为典型的干气。甲烷、乙烷碳同位素值的范围分别为-49‰~-24.4‰、-39.4‰~-29‰,含气性较好的武隆地区Y1井气样烷烃气体呈现δ~(13)C_1δ~(13)C_2δ~(13)C_3的碳同位素"完全倒转"特征,含气性较差的酉阳地区Y2井气样烷烃气体基本具正碳同位素系列特征。天然气成因类型判识标志和图版分析表明,渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气为有机质高温裂解的油型气,是早期生成的干酪根裂解气和后期原油裂解气的混合气,这也是引起武隆地区Y1井气样碳同位素倒转的主要原因,同时这也可能与页岩气高产有关。     

基于压机热模拟实验的页岩孔隙演化特征

富有机质页岩微观孔隙结构是影响页岩油气富集的重要因素,但热演化过程中的孔隙结构变化特征不甚清楚,是当前领域研究的难点.用新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组低成熟油页岩样品开展高温高压半封闭体系热模拟实验,对各温度阶段的样品进行抽提,利用低温吸附技术定量表征未抽提和抽提样品的孔隙结构,揭示低熟到过成熟页岩样品的孔隙演化特征.结果表明:低熟-成熟阶段,中、大孔量随热模拟温度上升而降低,微孔量先降低再升高,高压及滞留油/沥青对所有孔隙均有一定的抑制作用;高-过成熟阶段,孔含量明显上升,残留沥青中会产生微孔及中、大孔.在热模拟实验中温度、压力条件对孔隙结构具有重要影响,有机质演化产物与孔隙演化趋势紧密相关.      

柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征及开发利用前景

柴达木盆地是中国西北地区重要的含油页岩盆地,其中柴北缘鱼卡地区油页岩潜力巨大。为查明柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征,对研究区鱼油页1井(YYY-1)岩芯进行系统取样和测试,分析结果表明研究区油页岩为中等含油率、中等发热量、高灰分、中等挥发分、低水分、低密度和低硫型油页岩。鱼卡地区交通便利、地质条件好,结合一系列工业分析指标,认为鱼卡地区油页岩品质好、埋藏浅、具有较高工业开发价值。建议对鱼卡油页岩含矿区可采用一套联合干馏炼油-发电-二氧化硅-建材的一体化工业开发流程,进而建设鱼卡地区油页岩综合开发利用工程,不仅可以改善柴达木盆地当前能源短缺的局面,还有利于促进柴达木地区的农牧业生产。