油页岩干酪根热解产物特性研究

采用裂解色谱（PY-GC-MS）、电子顺磁共振波谱（EPR）和红外光谱（FTIR）等技术手段，分析了Estonia油页岩中干酪根及其热解产物的结构特性，研究了不同温度下中间产物与最终产物的关联性。结果显示：油页岩热解符合干酪根热解为中间产物热沥青，热沥青再热解为页岩油、干馏气和半焦等产物反应路径，中间产物热沥青的生成趋势反映了终产物的生成速率变化；H₂、CH₄和C₂~C₅组分主要来自热沥青中脂肪烃的芳构化、芳香族化合物烷基侧链的断裂及含氧化合物的缩聚等，干酪根热解产生的烷烃和烯烃类化合物是产油气的主要组分。干酪根和页岩油的自由基自旋浓度明显低于热沥青和半焦；半焦g值最大，干酪根次之，热沥青和页岩油的g值偏低。     

干酪根的沥青降解潜力

本文所说的"沥青降解潜力"P_b,指的是干酪根生成沥青的极限能力。它是一个没有量纲的量,可用百分数或毫克/克表示之。对于酪根热降解过程的数学模拟来说,沥青降解潜力是一项基本参数。如果人工热解干酪根的实验装置允许沥青从干酪根中释放出来之后立即被收集起来而不会进一步演化,那么,从开始降解到彻底降解这一全过程中干酪根样品陆续释放出来的沥青的总重量同干酪根样品初始重量之比,就是这一样品的沥青降解潜力。     

稠油沥青质水热裂解供氢催化及地质协同作用研究

探讨了辽河稠油中沥青质在注蒸汽热采条件下供氢催化水热裂解反应行为,以及油藏矿物对沥青质水热裂解的强化作用,结果表明,油藏矿物与硫酸镍、甲酸供氢剂可协同催化沥青质水热裂解反应,最终可使沥青质降解率达到49.2%;供氢催化反应前后稠油中沥青质红外谱图说明稠油中沥青质在供氢催化改质降粘反应时所发生的化学结构的变化,反映了沥青质在反应过程中经历了侧链断裂、环烷脱氢芳构化以及芳香结构进一步缩合等反应;对沥青质水热裂解反应产物中轻组分进行气相色谱全烃分析,证实了在注蒸汽热采条件下沥青质可以实现部分催化降解。     

超临界水中聚乙烯降解油化的研究和开发进展

从聚乙烯热解和超临界水中聚乙烯热解工艺的比较出发,综述了超临界水中水密度、反应气氛对超临界水中聚乙烯降解油化的影响及超临界状态下水分子在聚乙烯分解反应过程中的供氢、供氧途径和聚乙烯的相行为;考察了超临界水中聚乙烯降解反应的机理与反应模型;介绍了东北电力与三菱重工合作开发的超临界水中聚乙烯降解油化的小试、中试和示范试验开发过程的进展。     

草本沼泽泥炭加水热解产物烃类气体氢同位素特征

为了认识成岩水介质对热解煤层气氢同位素的影响,对草本泥炭进行了加水和无水热解模拟实验,研究了热解产物烃类气体的氢同位素组成及其差异性与演化规律,发现成岩水介质对热成因烃类气体氢同位素组成具有显著的影响。在泥炭中加入氢同位素值高于泥炭形成环境水的水,其模拟实验产生的烃类气体氢同位素值显著增高;并且从泥炭连续热解至RO值为5.5%时,加水泥炭模拟实验使热解甲烷、乙烷和丙烷平均δD值分别增加了74‰、42‰和66‰。随着模拟温度升高,生成的烃类气体的δD值增大。认为加水模拟实验使热解烃类气体氢同位素值增高起因于水氢与有机氢同位素的交换。建立了具有较高δD值的淡水参与下热解烃类气体δD值与RO值的数学模型,以及不同烃类气体之间δD值的数学模型。这些研究成果为成岩水介质参与下草本沼泽成煤物质热解煤层气的成因研究提供了科学依据。     

应用流体包裹体和沥青特征判别天然气的成因

中国已发现多种成因类型的大气田,为了给气田的成因、成藏判识提供新的科学依据,对原油裂解成因气藏、煤成气藏和高成熟度干酪根热解成因气藏的矿物包裹体和储集层沥青的分布特征及包裹体的激光拉曼测定结果进行了对比研究.样品实际观测结果表明,油裂解气藏中,储集层中富含热演化程度很高的中间相结构焦沥青,矿物包裹体的组构复杂,并且发现在高温高压条件下捕获的甲烷包裹体中含少量H2S、CO2、重烃、沥青质,部分储集层中存在含自然硫的不混溶包裹体等,可作为油裂解气藏鉴别的重要依据.与油裂解气藏相比,煤成气藏和高成熟干酪根热解成因气藏主要由气态烃运聚成藏,储集层中不含中间相结构焦沥青,矿物包裹体的丰度较低,类型和组构比较简单,以不含沥青和重烃的甲烷包裹体为主.     

砂岩储层烃类不混溶包裹体特征、成因及地质意义

为了系统研究储层中鲜有关注却较为普遍检测到的一种包裹体类型——烃类不混溶包裹体,采集了多个沉积盆地的大量砂岩样品,利用包裹体岩相学、显微荧光、显微测温、包裹体气液比和水油比检测等一系列手段,研究了天然形成的烃类不混溶包裹体特征与成因:(1)油气不混溶包裹体为天然气气侵原油,因压力变化引起的油气相态分离而非均一捕获形成,具有异常高均一温度和变化的气液比与捕获相态;(2)沥青-油和(或)气不混溶包裹体成因是油包裹体被均一捕获后热裂解、气相逃逸或者油藏水洗、生物降解、气侵和热裂解等生成的沥青与油(气)非均一捕获,前者具有相似的沥青含量,后者沥青从不含到富有均有分布;(3)包裹式水膜和与水相呈分离式接触的水-烃包裹体反映油气充注储层驱替地层水的过程,微量水对均一温度影响甚微;(4)薄油膜的油-水包裹体反映水与烃类流体的相互作用,指示古油藏破坏而残余油与地层水非均一捕获或以生气为主的超压沉积盆地,携带轻烃的天然气溶解于水,"萃取油相"与地层水非均一捕获;(5)气-水不混溶包裹体表明储层中水溶气存在,具有异常高均一温度和变化的气液比,形成于压力变化引起的天然气与水的相分离过程。沉积盆地的有机质类型、构造和热演化历史,决定烃类流体的类型、成熟度、以及之间的相互作用、储层流体所处的温度和压力条件以及稳定性,这些从根本上控制着不混溶包裹体发育及类型。     

有机质裂解的地压机制：数值模拟

自从二十世纪五十年代开始，烃类生成被认为是最重要的异常压力机制之一。烃类生成影响孔隙－压力演化；（１）通过固体干酪根向液态或气态烃类的转化增加孔隙流体的体积；（２）由于烃类在孔隙水中保持非混溶相，减少了沉积岩的渗透率。本文中，假定有机质分解的两个产物液态烃（石油）和气态烃（甲烷）作为孔隙中的补充相存在于地层中，并成为评价这一压力机制有效性的基础。用一个简化的三步一级动力学反应模型模拟油气的生成。我     

胜利稠油水热裂解过程中沥青质结构特征的变化分析

为了阐明在双亲性催化剂的条件下,在250 ℃和280 ℃下稠油水热裂解反应对稠油沥青质分子结构及稠 油黏度的影响,以胜利稠油为研究对象,使用C₁₂BSNi为催化剂,通过使用FT-IR 和1HNMR等手段分析水热裂解 反应前后沥青质分子结构的变化。研究结果表明,稠油在250 ℃下发生水热裂解反应后,黏度大幅降低,降黏率 可达到60.4%,但随着反应温度升高到280 ℃时,反应后的降黏率降至53.8%。随水热裂解反应温度从250 ℃升 高到280 ℃,稠油沥青质分子平均侧链长度逐渐减小,然而芳香度不断增加,芳环数量增多,说明沥青质分子发 生了自由基缩合反应,沥青质平均分子结构变大,导致降黏率相对减小;此外,沥青质分子在反应过程中发生一 系列的断键反应,导致其空间位阻减小,且沥青质分子单元片层越小越容易发生堆积。通过SEM观察到,随温 度升高,沥青质的孔道逐渐变大并且更加密集,但表面聚集颗粒变大。本文研究对稠油水热裂解反应操作条件 的优化有重要的指导意义。     

磁铁矿对有机质生烃及同位素分馏的影响

对一个低熟Ⅱ型干酪根分别开展了有、无四氧化三铁(Fe_3O_4)条件下的有水热解实验,旨在探讨含铁矿物对有机质生烃及同位素分馏的影响。气体产物的定量结果表明,Fe_3O_4的加入一定程度上降低了烃类气体、H_2和H_2S产率,对CO_2产率影响不大。稳定碳同位素的分析结果表明,相同热演化程度下。干酪根有水和水+Fe_3O_4条件下热解生成甲烷的碳同位素比值差异不大,但后者生成的乙烷和丙烷的碳同位素值明显偏高。同时,Fe_3O_4的加入明显抑制了气态烃中D的富集。在水+Fe_3O_4条件下,甲烷氢同位素值的偏低幅度可达5‰~50‰,乙烷可达24‰~40‰。2种热解体系固体残余物碳同位素无明显差异,水+Fe_3O_4体系中,固体有机质的氢同位素值低于有水体系。同时,Fe_3O_4的加入抑制了有水热解过程中干酪根H/C的降低。表明有水和水+Fe_3O_4热解体系中水—有机质的反应机制有一定的差别,前者为正离子反应,后者由于Fe_3O_4的存在这一反应受到了抑制,造成气体产率偏低,并存在H_2的间接加氢作用。     

四川盆地天然气轻烃组成特征及其应用

对采自四川盆地二叠系茅口组、长兴组和三叠系飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组以及侏罗系59个天然气样品的C5-C7轻烃化合物进行了对比研究,指出这些天然气的轻烃主要有3方面的作用：①反映母质类型,川西南部须家河组天然气富含环烷烃和芳烃,川中-川南地区须家河组天然气富含环烷烃,表明这些天然气的母质类型主要为腐殖型;②反映运移相态及水洗作用,川中-川南地区须家河组天然气芳烃分别与正己烷、环己烷、正庚烷参数的比值与其伴生凝析油的相近,主要以游离相运移,而天然气轻烃组成具高链烷烃、低芳烃的特点,主要原因是天然气在运移成藏过程中芳烃受到水洗作用的影响;③反映原油裂解气特征,二叠系茅口组-中三叠统雷口坡组以海相腐泥型为主的天然气轻烃富含甲基环烷烃,是原油裂解气的一种标志。      

亚铁离子对碳酸盐岩有机质成烃演化的催化作用模拟实验研究

对采自中国四川盆地的高演化碳酸盐烃源岩进行了干法(原样)、加水、加铁、加酸等多介质条件下的模拟实验研究。结果表明,温度是控制有机质分解的最主要因素。从气态的产量及组分变化特征上来看,在研究温度范围内,水是烃源岩中有机质成烃演化的重要因素之一,水不仅是烃源岩中有机质成烃演化的重要氢源,而且水的酸碱性也是烃源岩中有机质成烃演化的重要因素之一;水溶液中溶解的过渡金属元素,如Fe2+,是有机质成烃演化的重要催化剂,Fe2+的存在可明显提高有机质的热解成烃过程,同时使有机质大量转化为烃类气体,而不是二氧化碳。     

改造型盆地中地壳低速塑性层高温高压下有机质成烃机制初探

干酪根热降解成烃属浅层有机论的范畴;地幔物质分异成烃属地幔无机论的范畴。笔者根据西北地区地壳厚度大,沉积盆地经多次构造运动改造和多沉积旋回的特点,提出在中地壳低速塑性层中的高温高压条件下有机质成烃机制。塑性层的蠕变运动形成富含水的低密高压热流团,对有机质具有激活作用。通过粘土矿物的质子酸,使有机质产生催化裂解加氢反应而成烃。运移至沉积盖层有效构造中成藏     

地层水中的脂肪酸、环烷酸、酚的分布特征及其与油气的关系

本文根据大量的分析资料,研究了松辽盆地不同地区、不同层位的油田水与非油田水中脂肪酸、环烷酸、酚等化合物的含量及分布特征,以探讨地层水中“指纹标志”化合物与油气的形成、运移、储存的关系。      

DISTRIBUTION AND ISOMERIZATION OF TERPANES IN PYROLYZATES OF LIGNITE AT HIGH PRESSURES AND TEMPERATURES

Experimental pyrolysis of Eocene lignite in the presence of water was conducted in a closed system for a heating duration of 120 min at temperatures of 400, 500, 600 and 700 °C and pressures of 1 to 3 GPa (equivalent to burial depths of about 30 to 100 km). The distribution of terpanes in the resulting pyrolysates was analyzed in order to investigate the effects of pressure and temperature on maturation of organic matter for this heating time at mantle depths. The results indicate that terpanes show more mature characteristics with increasing temperature at a given pressure. However, high pressures significantly retarded the thermal evolution of organic matter. Also, high pressures had a non‐linear effect on maturation, resulting in anomalous variations of maturity parameters and ratios (tricyclics / hopanes, Ts/Tm, C₃₁22S / (22S+22R), and βα‐moretane /αβ‐hopanes). In addition, the isomerization of hopanes at the C‐22 position did not reach typical end‐point values, even at 700°C. These results are a preliminary step towards a better understanding of organic matter maturation and oil and gas exploration in high temperature and pressure regimes.     

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柴达木盆地东部第四系烃源岩有机质含量低，盖层质量差，但却形成了高产生物气田，研究其成因具有重要的理论和实际意义。研究表明，气田的形成主要具备４个有利地质条件：①在区域上，由于印度板块向北挤压和青藏高原的隆升，使盆地产生西高东低的差异性升降，致使在很短的第四纪中快速沉积了３１００ｍ湖、沼相地层，为气田的形成提供了烃源岩和储集层；③烃源岩有机质含量低，但厚度大，且由于快速沉积于寒冷、高盐度的水体中，从而抑制了甲烷菌在浅表层的活动和生物气的早期溢散；③泥岩盖层虽有较大孔隙度和一定渗透性，但由于气层压力低，小于泥岩突破压力泅而仍具封盖性，特别是泥岩盖层富含盐水、粘土矿物易于膨胀本身生气使烃浓度增加等，加大了盖层的突破压力，使之成为有效盖层；④随着印度板块的向北挤压，在第四系中形成了许多同沉积构造，为生物气的富集提供了场所。     

东营凹陷油气场环对应分布论

东营凹陷油气环带状分布与古生物场、古地温场、古应力场及古水势场的性质、强度存在明显的内在联系,“场环对应理论”可很好地解释并进一步深入认识其内在规律。古生物场决定沉积有机质的性质与丰度;古地温场提供有机质向烃类转化的能量;古水势场及古应力场为烃类运移提供动力和储集空间。因此,“四场”的环状分布控制着油气的环状分布,围绕“四场高势区”的圈闭带寻找油气富集区可作为油气勘探的一条指导原则。     

柴达木盆地第三系芳烃的地球化学─—二环芳烃与多环芳烃的关系

柴达木盆地西部第三系系半咸水一咸水湖盆沉积产物.西部的狮子沟盐湖从下第三系古一始新世开始,一直延续至上第三系中新世,以半咸水一咸水湖相为主.南翼山地区的盐湖则从渐新世开始到上新世消亡.主要的生油凹陷发育期是以微咸水一半咸水湖相沉积为主的中新世和上新世.有机地球化学研究表明,西部第三系生油岩有机质类型主要以混合型为主,兼有部分腐泥型和腐殖型.从二环芳烃与多环芳烃的变化关系及芳烃化合物与沉积环境和母源输入的关系来看,芳烃馏份中的蔡系、联苯系、惹烯等化合物与陆源高等植物之间存在着成因联系.而菲系、窟系以及苯并花和苯并蔡唆吩则可能与低等水生生物的关系更为密切.此外,有利于形成药系和硫药系列化合物的咸水还原环境,同样也有利于蔡系化合物的保存.      

松辽盆地北部地层水中可溶烃类的分布特征及其与油气关系

本文根据大量的分析资料,研究了松辽盆地北部不同地区、不同层位的油田水与非油田水中脂肪酸、环烷酸、酚,甲烷等化合物的含量及分布特征,提出了松辽盆地北部地层水中脂肪酸含最75ppm,酚含量0.25ppm是本区产油层和非产油层的界限.并探讨了地层水中“指纹标志”化合物与油气形成、运移、储存的关系.     

造山运动对变质流体及深部有机质演化的控制

对深部岩层应变速率在超临界阈值状态下形成的变质流体中有机质的化学物理反应进行剖析,认为地壳深部的高温高压条件是有机质生油的另一种地质特殊环境。讨论了碰撞造山过程中垂向增生应变、水平挤出应变、极限拉升应变与深部有机质的生、运、聚之间的相关性,认为中国西部新构造运动控制着成盆、成烃、成藏的全过程。深部有机质成烃是中国西部盆地新生代陆相油气藏的重要组成部分。