激光拉曼光谱在有机显微组分研究中的应用

煤岩显微组分分析一直以人工测试为主,受人为因素影响较大,而激光拉曼光谱能够反映碳物质结构的有序程度和结构缺陷,因此可从分子结构上研究认识有机显微组分的性质。该文对烃源岩中的3种显微组分(镜质体、半丝质体、丝质体)的拉曼光谱特征及其归属进行了研究,比较了各种显微组分拉曼光谱参数变化,并对不同组分的结构进行分析,寻找利用拉曼光谱快速有效的识别不同显微组分的方法。研究表明,在一定成熟度范围内,不同有机显微组分的D1峰位置与G峰半峰宽有较明显的变化,可作为判断不同有机显微组分的参考标准。利用拉曼光谱能够快速有效的识别煤及岩样中的显微组分,能作为显微组分分析的一种有效方法。      

煤中金刚烷的分布与演化

金刚烷的浓度和指数是研究深层油藏裂解程度和成熟度的重要参数，由于金刚烷的形成机理不明，制约了金刚烷化合物在深层油气地球化学中的应用。通过对华北地区镜质体反射率（R_o）在0.55%~5.32%的二叠系煤样开展金刚烷色谱-质谱定量分析，发现低成熟煤样中存在单金刚烷系列化合物，而煤样中双金刚烷、三金刚烷和四金刚烷系列化合物的检出所对应的R_o分别为0.81%、1.82%和2.59%。这表明不同笼数金刚烷的生成具有阶段性，笼数越高，其所对应的烃源岩成熟度越高。定量分析结果表明，煤样在R_o为0.55%~3.01%时为金刚烷生成阶段，煤样在R_o>3.01%时对应金刚烷裂解阶段，其中，当R_o>2.71%，单金刚烷系列和双金刚烷系列的组成发生变化。金刚烷参数，如二甲基单金刚烷指数1（DMAI1）、二甲基单金刚烷指数2（DMAI2）、三甲基单金刚烷指数1（TMAI1）、三甲基单金刚烷指数2（TMAI2）以及乙基单金刚烷（EA）参数[1-EA/（1-EA＋2-EA）]，与R_o在0.55%~3.01%阶段具有较好的正相关。金刚烷产率的比值，如二甲基单金刚烷系列与二甲基双金刚烷系列比值、甲基单金刚烷系列与甲基双金刚烷系列比值、单金刚烷系列与双金刚烷系列比值以及单金刚烷与双金刚烷比值，与R_o在0.81%~4.28%阶段具有明显的负相关关系，表明这些参数可以用作评价成熟度的良好指标。     

页岩中固体沥青拉曼光谱参数作为成熟度指标的意义

中国南方下古生界页岩成熟度很高、缺乏镜质组、固体沥青反射率变化大,成熟度的精确评价一直没有得到完善解决。通过对取自扬子地区古生界页岩样品中固体沥青(BR_O=0.43%～5.51%）激光拉曼光谱特征的研究,发现固体沥青的激光拉曼光谱参数：峰位参数(W_D与W_G)、峰位差(RBS）、半高宽(FWHM-D与FWHM-G)及峰强度比(I_D/I_G）与沥青反射率均体现出一定的相关性,但相关程度差别明显,而且还明显受到成熟度水平的制约。对这些参数与沥青反射率进行了直线回归,筛选出了相关性比较好的指标是RBS(BR_O值范围为1.5%～3.5%）与I_D/I_G(BR_O >3.5%）,两者相关系数高达0.95以上。研究认为,在建立标准方法的基础上,固体沥青激光拉曼光谱的这2个参数对早古生代及前寒武纪地层成熟度评价具有实际应用价值。     

煤样ZnCl2分离液之比重与热解参数Tmax的关系

本研究探讨利用ZnCl₂分离液分离显微组分时不同的ZnCl₂分离液之比重对热解参数T_max的影响,实验上利用单一煤样(台湾裕峰煤)配制几个不同比重的ZnCl₂分离液,将煤样浸泡其中再各分成两部分,一部分直接晾干,另一部分清洗煤样中的ZnCl₂分离液后再行晾干。最后将所有样品进行热解分析。结果显示,T_max值随着ZnCl₂分离液比重的增加而有提前到达的趋势,而在洗除含有不同比重ZnCl₂分离液的煤样,可恢复此样品应的的T_max值。这说明ZnCl₂分离液比重的增加有加强催化的效果,同时亦显示热解参数T_max值的稳定性。      

基于笔石表皮体反射率和拉曼光谱评价海相页岩热成熟度的方法

五峰组（O₃w）-龙马溪组（S₁l）海相页岩是川南下古生界页岩气勘探的主力层系之一,热成熟度是烃源岩和页岩气评价的一项重要指标。由于缺乏镜质体,一直难以建立准确评价下古生界海相页岩热成熟度的方法。共采集33块川南五峰组-龙马溪组岩心样品,用于观察源内固体沥青及笔石表皮体的光学特征,并测试其随机反射率。同时,利用样品中干酪根的拉曼光谱参数分析热成熟度的演化趋势。研究结果表明,相较于源内固体沥青,笔石表皮体来源单一、颗粒较大、特征明显,且垂直层理切面上非粒状笔石表皮体随机反射率（GR_or）数值分布更集中,更适合作为反射率测试对象。干酪根的拉曼光谱参数特征表明,热演化过程中GR_or与等效镜质体反射率（EqR_o）并非单一的线性关系。利用干酪根的拉曼光谱参数为中间变量,建立了通过GR_or计算EqR_o的方法。计算结果表明,五峰组-龙马溪组页岩在长宁、泸州-大足和威远地区的热成熟度依次降低,EqR_o分布范围分别为2.99 %~3.91 %,2.87 %~3.54 %和2.46 %~3.03 %,平均值分别为3.44 %,3.22 %和2.77 %。长宁西部出现了异常高成熟度区域,需要评价其对页岩气勘探的影响。     

激光拉曼技术评价沉积有机质热成熟度

在澳大利亚联邦科学与工业研究组织能源组对激光拉曼技术评价有机质成熟度研究成果RaMM（1）和RaMM（2）的基础上,提出了可以评价沉积有机质热成熟度的激光拉曼技术新模型RaMM（P）,模型使用范围为0.4%r（镜质组随机反射率）<2.5% ,其具有样品量小、微区（约2 μm）无损分析、无需镜下区分不同显微组分（镜质组、惰质组）的特点。RaMM（P）模型在不同层系煤（二叠系、石炭系）、富氢煤与贫氢煤（镜质体反射率受到抑制和增强）以及海相泥岩分散有机质中的应用结果表明,该方法可以有效评价沉积有机质热成熟度,能反映镜质体反射率异常的问题;同时将RaMM（P）与RaMM（1）和RaMM（2）方法进行了对比讨论。该方法在沉积分散有机质热成熟度评价,尤其是镜质体缺少/缺失或镜质体反射率受到抑制或镜质体识别困难的沉积地层具有广阔的应用前景。     

一种新型抗高温降滤失剂的研究和应用

通过将4-乙烯基吡啶（VP）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基己内酰胺（NVCL）以过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为氧化还原体系进行自由基共聚反应,合成了抗温达260℃的一种新型降滤失剂（PDANV）。通过设计正交实验确定了最优合成条件为:n_DMAA:n_AMPS:n_NVCL:n_VP=6:2:1:1,反应温度为60℃,反应时间为2 h,引发剂质量分数为单体总质量（20%）的0.5%,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振光谱（1H NMR）进一步确定了产物的分子结构。热重分析（TGA）显示PDANV热分解温度在301℃以后,表明其具有良好的热稳定性。同时,将PDANV应用于水基钻井液中,进一步评价其对水基钻井液流变和滤失性能的影响。结果显示,当PDANV加量为2.0%时,水基钻井液的滤失量仅为4.4 mL,260℃老化后滤失量为6.0 mL,高温高压滤失量为24 mL（150℃）,同时抗盐至饱和,抗钙20000 mg/L。此外,通过对黏土的粒径分析、SEM分析和Zeta电位分析以及不同浓度的PDANV对黏土颗粒的吸附量的测量,进一步揭示了PDANV在水基钻井液中的降滤失机理。      

显微激光拉曼光谱仪的地质应用

显微激光拉曼光谱仪作为一种新型的微区分析仪器,其高精度、方便、快捷、无损的特点,为地学研究中新技术、新方法的应用提供了最先进的手段。通过研究不同物质拉曼光谱的变化特征,可以帮助确定流体包裹体中流体的成分和盐度,同时利用激光诱导荧光还可以获得显微组分的荧光变化特性。因此,激光拉曼光谱分析可以为流体性质、沉积环境及成藏期次研究提供重要依据。      

基于红外光谱与多种预处理组合的柴油纯度检测方法

利用红外光谱技术采集51种不同体积分数的柴油光谱数据,采用主成分马氏距离法剔除异常样本,通过71种预处理组合及偏最小二乘法建立了柴油纯度性质模型。结果表明：合理预处理后的建模效果明显优于未经预处理的效果,预测均方根误差(RMSEP)降到了0.040 0以下,相关系数(R_p)达到了0.990 0以上,且预处理组合方法的顺序不同,其建模效果即模型评价指标RMSEP、R_p也不同;1stderivative+SNV、1^stderivative+SNV+center、1^stderivative+center+SNV、center+1stderivative+SNV这4种预处理组合方法的模型预测效果最好,RMSEP可达0.018 7,R_p可达0.997 8,可适用于柴油纯度光谱数据的处理,实现柴油纯度的检测。     

准噶尔盆地克-百断裂带石炭系内幕储层测井岩性识别

准噶尔盆地西北缘克-百断裂带上盘石炭系内幕储层火山岩岩性复杂,常规测井解释难以满足岩性精细识别的要求。在岩石分类及命名的基础上,采用“先成分识别、后结构区分”层次分解思路,通过常规测井系列构建参数M[（Δt_f-Δt）/（ρ_b-ρ_f）］与N[（φ_Nf-φ_N）/（ρ_b-ρ_f）］及其和GR,R_t/R_xo相互之间的交会图版,并辅以成像测井（FMI）,对该区石炭系内幕储层进行了测井岩性综合识别。结果发现,N-GR交会图可有效区分火山岩与沉积岩;N-M交会图可识别基性与中性火山岩;GR-R_t/R_xo交会图结合成像测井图版可进一步区分火山熔岩、火山碎屑岩与次火山岩。通过18口井的岩心薄片鉴定检验,符合率为89%。从而建立了克-百断裂带石炭系内幕储层火山岩岩性识别技术流程,这对加大火山岩油藏勘探具有重要的价值。     

湘中南龙潭煤系煤岩显微组分的有机地球化学特征与生烃潜力

本文通过对湘中南龙潭煤系煤岩显微组分的有机地球化学特征和生烃潜力的综合研究,指出其气、肥煤中的壳质组是具有很高的生烃潜力的生烃母质;镜质组,特别是发荧光的基质镜质体具有较高的生烃潜力;惰质组的生烃潜力最小,且以生气为主,但其中孔隙发育,对于烃的储集具有重要意义。      

黔东南麻江—凯里地区烃源岩的有机岩石学特征

应用全岩有机岩石学分析方法,研究了黔东南麻江-凯里地区烃源岩的显微组分组成、生烃组分及有机质热演化.该区烃源岩主要有含沥青碳酸盐岩、泥岩和煤3类,其显微组分含量因样品不同而异,显示非均质性.含沥青碳酸盐岩样品的显微组分总含量(TMC)值为0.8%～13.6%,泥岩样的TMC值为1.4%～9.4%,煤样的TMC值超过70%.该区烃源岩的富氢显微组分主要由壳质组、沥青组、次生有机质和矿物沥青基质构成,其中孢子体、壳屑体、沥青及矿物沥青基质是其主要的生烃组分.该区烃源岩有机质热演化程度处于成熟-过成熟阶段,其等效镜质组反射率R_o为0.674%～2.659%.      

依据热模拟实验动态建立煤成烃模式

依据构成煤岩端元组分（壳质组、镜质组和惰质组）热模拟实验的生烃潜力和甲烷同位素组成数据,结合已建立的煤成油有效排出门限(30 mg/g_TOC),建立了煤成烃模式,该模式表明：只有富氢的显微组分才有利于煤岩生油,且壳质组含量最低为5.0%,而镜质组最高含量为95.0%;当壳质组含量高于22.9%时,煤成油不受镜质组和惰质组二端元组成的影响。同时,按照煤成烃模式计算了不同端元组分在不同热演化阶段甲烷碳同位素组成的变化,结果表明：构成煤岩的显微组分含量能够引起烷烃气碳同位素组成的变化;在同一热演化阶段,甲烷碳同位素组成最大差异可达2.3‰。认为煤成气甲烷碳同位素组成不仅受热成熟度控制,而且也受煤岩显微组分相对含量的影响。     

鄂尔多斯盆地延安组煤层对常规天然气的贡献率研究

煤作为良好的烃源岩，其有机质特征、成烃贡献与煤的三大显微组分组及其变质程度密切相关。通过各显微组分组的生气特征分析和双参数坐标图解，确定延安组煤的生气能力属弱—中等，用产油指数和产气指数，确定延安组煤的的有机质类型为Ⅱ₂—Ⅲ型。通过延安组煤的等温吸附实验中的吸附量与煤热模拟中各显微组分组产气量之间的关系，估算出延安组煤层对常规天然气的贡献率为36～78 m³/t。     

煤成烃热模拟中的有机显微组分分离研究

针对煤成烃热模拟的要求,本文详细地叙述了用ZY-1型无权比重液离心分离单一有机显微组分的方法及流程,整个分离富集过程包括样品的破碎粒径的选择、条件实验和制备性富集3步:并对一些作品进行了分离富集,所得显微组分纯度高,能够满足煤成烃热模拟的需要:同时也得出了不同有机显微组分的分离密度区域.      

COMPARISON OF REFLECTANCE DATA FROM VARIOUS MACERALS FROM SUB-BITUMINOUS COALS

Reflectance values were determined for selected huminite (eu-ulminite, eugelinite and phlobaphinite) and liptinite (cutinite and resinite) samples from a 560—m thick unit of lignitic-sub-bituminous coals in the Hat Creek coal deposit of British Columbia.
The objective of this study was to determine: (a) the reflectance differences between macerals, especially those of the humocollinite subgroup, and to determine the possibility of the use of the reflectance of the humocollinite maceral as an indicator of rank; (b) the trend of reflectance of humocollinite macerals (kerogen Type III) with depth; and (c) comparison of the reflectance trends of resinite and cutinite (kerogen Type II) with that of the humocollinite macerals (kerogen Type III).
Two types of corpohuminite were found in the same coal: Type 1 phlobaphinite with reflectance lower than eu-ulminite, and Type 2 phlobaphinite with reflectance higher than eu-ulminite. Reflectance of eugelinite was higher than corpohuminite and eu-ulminite.
Kerogen Type III (huminite) in these coals consists of: a) low-reflecting hydrogen-rich phlobaphinite Type 1; b) phlobaphinite Type 2 and eu-ulminite B. with intermediate reflectance and hydrogen content; c) relatively high-reflecting and perhaps hydrogen-poor eugelinite. The reflectance of all these macerals increased with depth.