矿物质对干酪根热解生烃过程的影响

利用热模拟实验,从热解生烃组成特征、生烃量、生烃动力学等方面探讨了矿物质对东营凹陷烃源岩干酪根热解生烃过程的影响。结果表明,矿物质改变了干酪根热解产物的组成,提高了干酪根热解总生烃量。低生烃率时,矿物质使干酪根热解过程的视频率因子增加;高生烃率时,矿物质使干酪根热解过程的表观活化能降低,活化能分布范围变窄,反应速度加快。矿物质对干酪根热解生烃过程的催化作用可借助于正碳离子反应机理进行解释。     

开放体系下干酪根生烃动力学研究

以生烃动力学方法对烃源岩进行定量评价是近些年发展起来的一种新方法。通过对Ⅰ、Ⅱ型干酪根在开放体系下的热解模拟实验,研究了Ⅰ、Ⅱ型干酪根热解生烃演化特征,获得了Ⅰ、Ⅱ型干酪根的生烃动力学参数。Ⅰ型干酪根生烃的活化能分布范围为230~276kJ?mol-1;Ⅱ型干酪根活化能分布范围为234~276kJ?mol-1。在此基础上,结合专用Kinetics软件,将此动力学参数应用于实际地质中。结果表明,Ⅰ型干酪根主要生烃期在130~180℃（Ro在0.80%~1.63%）;Ⅱ型干酪根主生烃期在141~177℃（Ro在0.92%~1.56%）。生烃动力学方法可较好地将实验数据外推到地质实际过程,在烃源岩评价与勘探中具有广泛的应用价值。     

不同类型干酪根热解生烃动力学研究(一)

采用岩石评价仪对不同类型未成熟干酪根的热解生烃动力学特征进行了研究,分析了所得出的热解反应生烃率-温度和反应速率-温度曲线及其特征值。研究结果表明,不同类型干酪根具有不同的热解生烃动力学特征,三种类型干酪根的主要生烃阶段的温度范围(△T)不同,其规律是Ⅲ类干酪根的温度范围大于Ⅱ类干酪根,Ⅱ类干酪根又大于Ⅰ类。同一试样在不同升温速率的实验中,其最大反应速率点对应于相同的生烃率。     

不同类型干酪根热解生烃动力学研究（一）

采用岩石评价仪对不同类型未成熟干酪根的热解生烃动力学特征进行了研究，分析了所得出的热解反应生烃率－温度和反应速率－温度曲线及其特征值。研究结果表明，不同类型干酪根具有不同的热解生烃动力学特征，三种类型干酪根的主要生烃阶段的温度范围（△T）不同，其规律是Ⅲ类干酪根的温度范围大于Ⅱ类干酪根，Ⅱ类干格根又大于I类。同一试样在不同升温速率试验中，其最大反应速率点对应于相同的生烃率。     

赤铁矿对2种低阶煤热解特性影响

为研究赤铁矿对新疆哈密(HMR)和陕西子长(ZCR)2种低阶煤热解特性影响,在热重分析仪和固定床实验基础上,采用气相色谱仪对热解气相产物组成分析。实验结果表明:外加赤铁矿使HMR和ZCR失重率增大,600℃时,添加20%赤铁矿的HMR和ZCR热解失重率分别增加3.84%和3.23%;当固定床热解温度为600℃时,HMR和ZCR热解焦油产率达到最大,分别为8.91%和10.23%.当赤铁矿添加量为20%时,HMR和ZCR热解转化率分别提高1.97%,0.49%.随着赤铁矿添加量的增加,HMR和ZCR热解气相产物中H2,CH4,CO和CO2产率明显提高,当赤铁矿添加量为25%时,CH4产率分别提高12.56和6.78 m L/g;赤铁矿与煤内在矿物质脱除均对HMR和ZCR热解活化能降低起到促进作用,对活化能的降低顺序为HMR内在矿物质ZCR内在矿物质赤铁矿。     

应用岩石评价仪进行生油岩热解生烃动力学的研究

本文介绍了应用岩石评价仪研究生油岩热解生烃动力学的方法,以辽河和泌阳生油岩为例,热解反应作为总包一级反应,用微分法和积分法进行数据处理,求得了生烃动力学的表观活化能和视频率因子。     

油页岩和生油岩热解平行和连续反应模型的研究和数值计算

本文研究了抚顺、茂名油页岩,辽河、泌阳生油岩的热解平行反应模型,以及美国科罗拉多油页岩热解的平行连续反应模型。利用随机试验法等数值计算方法求得了模型中的表观活化能和视频率因子等动力学参数。由这些模型求得的热解生烃率与实验值能较好地吻合。     

有机质生烃动力学模型对比

依据23块烃源岩样品生烃热模拟试验数据,建立不同动力学模型(总包反应、正态分布模型、韦布分布模型、离散分布模型)并对模型参数进行优化,对比分析优化效果和不同类型有机质生烃动力学参数特征.结果表明:高斯分布模型拟合效果最差,其次是总包反应模型和韦布分布模型,离散分布模型拟合效果最好;随着指前因子的增加,表观活化能呈增加趋势,且不同类型干酪根的表观活化能按EⅡ2-Ⅲ>EⅠ>EⅡ1的顺序排列;在应用生烃动力学方法评价油气资源量、研究生烃动力学特征以及同位素分馏动力学时推荐采用活化能符合离散分布的平行一级动力学模型.     

用生油岩生烃动力学模型计算生油气量

本文采用埋藏较浅的未成熟的东濮生油岩样,在岩石评价仪上进行不同升温速率的热解模拟实验,用Friedman方法处理,求得一系列在不同生烃率时不同的动力学参数。将此样品热解生烃动力学模型与该地区沉积速率、地温梯度等地质参数结合,用龙格-库塔法计算出在天然地质条件下,不同埋深处生油岩的生烃率及已生成油气量的数值解。     

应用镜质体反射率确定生油岩生油门限温度

本文试图利用沉积岩中干酪根的镜质体反射率和运用干酪根热解模拟实验取得的活化能两者之间的相关关系。建立地区性温度一时间关系式。从而,定出生油岩生油门限温度值。实例样品主要来自松辽南部乾安地区青山口组生油岩。通过热解实验及其模拟求得的活化能、镜质体反射率(经与实测反射率的对照其最大偏差为8.06%)建立logt-1/T关系并求得该地区青山口组生油门限温度为69℃。该地区石油地质工作者的生油门限温度估算值为65℃。     

排烃效率对于酪根累计产烃率影响的数学模拟

通过简化有机质成烃机理,利用有机演化过程中元素组成的变化,建立了不同排烃条件下干酪根成烃的数学模型,计算了不同演化程度时的干酪很累计产烃率和有机碳恢复系数。结合实验室模拟结果,分析讨论了排烃条件对有机演化进程的影响。该方法可为油气资源评价提供较为系统准确的参数。     

The role of sulfur in the pyrolysis of kerogen

Sulfur plays an important role in the generation and evolution of hydrocarbon from organic matter. Here, a pyrolysis experiment in closed system was performed on Maoming oil shales kerogen (Type Ⅰ), Maoming oil shales kerogen added with sulfur ether and Maoming oil shales kerogen added with sulphur. The results suggest that the existence of sulfur can result in: (i) higher yield of hydrocarbons generated from the kerogen; (ii) decrease of the temperature for the maximum generation of heavy hydrocarbons (the C15+ fraction) by 20℃; (iii) decrease of the temperature for the maximum generation of the aromatics fraction by 40℃, and (iv) acceleration of the aromatization process. The pyrolysates from kerogen added with sulfur are similar to the heating products of the sulfur-rich kerogen as reported in the literatures. It seems that the sulfur catalysis is also an important factor that can make the sulfur-rich kerogen generate low-mature oil at the earlier diagenesis stage, except for the weakness of the C-S and S-S bonds.     

铀对Ⅰ型低熟烃源岩生烃演化的影响

在Ⅰ型低熟烃源岩中加入砂岩型铀矿石的条件下进行生烃模拟实验,对比无铀-加铀样品生烃模拟实验产物的相关参数,探讨油气生成过程中无机铀所起的作用。结果表明:铀的存在促使长链烃类在400℃后裂解成低相对分子质量短链烃,烃类相对分子质量降低,向干气演化,CO2和H2大量生成,且铀的存在使得这一变化的温度点提前50℃;铀可以促进总油生成高峰的提前到来;350℃为铀使烯烃产量变化的转折温度点,烯烃开始向烷烃转变;铀的存在能提高模拟实验中生成的烯烃的异构化程度,并在整体上使生成的烯烃分子在晶格中排得更加紧密;加铀的烃源岩样品的生烃模拟实验产物在族组成、饱和烃气相色谱、生物标志化合物等方面表现出更加成熟的特征,铀可以使有机质的成熟度提高,有利于低熟烃源岩早期生成低熟油气,使铀的存在成为未熟-低熟油气形成的可能无机促进因素之一,这种提前生成的少量油气可以使所在储层变为亲油性,为后期大规模生成的油气运移成藏提供有利的条件,使得即使是致密的储层,也能形成大规模的工业油气藏。     

生烃热模拟实验方法述评

生烃热模拟实验是烃源岩成烃潜力与资源评价的重要手段,可再现地质体中有机质热解演化过程,为评价盆地成烃潜力、过程与机理、推导成烃模式及动力学提供理论依据和实验资料。模拟实验样品的选择取决于研究目的和沉积盆地中有机质的类型及演化程度,实验模拟装置体系主要有开放体系和封闭体系两种,开放体系模拟有机质初始裂解反应,封闭体系模拟原油和天然气的二次裂解反应。通过温度、压力、水介质及矿物质等不同实验条件下有机质成烃的模拟实验研究,使实验条件尽量接近地质实际条件,结合沉积盆地热史、沉积史,实验结果可揭示生烃史与沉积盆地的演化关系,为盆地模拟提供重要参数;模拟结果可有效外推到地质实际揭示烃类形成机理和排烃效率。开发岩石围压控制等新的实验技术,加强天然气二次裂解动力学研究、有机质、地层水和矿物质相互作用及孔隙发育条件下的高温高压模拟是生烃热模拟实验领域的发展方向,对页岩气等非常规油气资源评价具有重要意义。     

下扬子地区下寒武统黑色页岩地球化学特征

 通过露头观测、样品采集、有机地化分析等方法,研究了下扬子地区下寒武统黑色页岩的地质特征与油气资源意义.研究表明,黑色页岩沉积厚度大,主要分布在皖南的石台-泾县-宁国、全椒、苏北的高邮-海安地区,厚度介于100~400 m;岩石矿物成分中石英含量较高,有利于页岩的压裂改造;有机碳含量主要分布在1.0%~4.0%,黑色页岩沉积厚度中心有机碳含量普遍大于2.0%;有机显微组成、干酪根碳同位素、Pr/Ph 比值和饱芳比表明,该页岩有机质类型为Ⅰ型,母质来源为低等浮游生物,具有较强生烃潜力;热演化程度较高,等效镜质体反射率主体分布在2.0%~4.0%,普遍处于高成熟-过成熟阶段.综合认为,该区黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、有机质类型好、热演化程度高,具备页岩气形成的地质条件,是中国南方页岩气有利勘探区块之一.     

烃源岩中黏土与可溶有机质相互作用研究展望

黏土吸附可溶有机质在沉积物和烃源岩中普遍存在,它将在烃源岩的研究中扮演重要的角色.烃源岩中可溶有机质与不可溶有机质都与黏土共存,但黏土吸附的可溶有机质在烃源岩中占有较大的比重,其形成贯穿于有机质的聚集、沉积、保存和成岩的全过程,可能是烃源岩中油气生成的一种天然母质.可溶有机质赋存于黏土矿物微孔隙、表面和层问,以多种键合方式结合形成了有机黏土复合体,具有自己独特的性质,这与烃源岩中的不可溶有机质--干酪根的特征完全不同.采用不同有机溶剂抽提得到的可溶有机质的量存在差异;不同类型的黏土矿物吸附有机质方式和数量也存在差异,展现了烃源岩中可溶有机质-黏土的关系极其复杂.因此,从黏土一可溶有机质的相互作用角度开拓烃源岩研究的思路,对有机质生烃机理的研究以及油气资源量的计算都具有重要的意义.     

长岭断陷南部地区断陷层油气成藏机制及勘探潜力

利用天然气组成、轻烃指纹、碳同位素和生物标志化合物以及储层流体包裹体等地球化学特征,结合地质条件以及生烃史-热史模拟研究长岭断陷南部的龙凤山地区油气成因及成藏过程,揭示其油气成藏机制。结果表明:龙凤山地区断陷层天然气属于腐殖型和腐泥型的混合气,且为裂解气和干酪根热降解气组成的混合气,油气源主要为本地的沙河子组烃源岩,原油成熟度低于天然气,为同一油源不同热演化阶段的产物,属于次生凝析气藏,成藏表现为"近源多向供烃,复合输导,早期干酪根热降解成气与晚期原油裂解成气"的多期成藏模式;长岭南部地区发育优质烃源岩、营城组末期形成的反转构造提供了圈闭条件,具备较好油气输导条件、存在多期油气充注,油气勘探潜力大。     

烃源岩<2 μm黏土粒级组分可溶有机质的测定及意义

通过对烃源岩中提取<2μm黏土粒级组分进行总有机碳(TOC)测试、氯仿抽提和族组成分析,探讨了烃源岩中可溶有机质与细粒级黏土矿物的关系,与传统烃源岩全岩可溶有机质研究对比得出:与细粒级黏土矿物结合是烃源岩全岩可溶有机质的重要赋存方式之一;黏土粒级组分可溶有机质产率高于全岩,70%以上样品产率在100 mg.g-1以上;产率变化与全岩同步,但高峰期较全岩滞后,在生烃不同阶段黏土粒级组分对可溶有机质都有重要贡献.<2μm黏土粒级组分是烃源岩中可溶有机质的主要载体,两者形成的复合体是一种潜在生烃母质,而且贯穿于有机质生烃的全部过程,在油气研究中应予以足够重视.     

Kinetic study of hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnan area, Tabei uplift

The molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons produced in the hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnnan area were investigated by pyrolysis of asphaltene sealed in gold tube in a limited system. The experimental results indicated that oil asphaltene from Lunnan area had relatively high generation potential of methane. However, the molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons in the hydrocarbon generation of oil asphaltene exhibited different characteristics from that of gas hydrocarbons by primary cracking of kerogen and secondary cracking of oil. Based on kinetic simulation with paleo-geothermal data of oil reservoir, the methane produced by cracking of oil asphatene was characterized by relatively light carbon isotopic compositions. This result could not explain relatively heavy carbon isotopic compositions of natural gas from Lunnan area. Pyrolysis of kerogen from source rocks under very high temperature probably made remarkable contributions to natural gas from Lunnan area.     

Determining the temperature of petroleum formation from the kinetic properties of petroleum asphaltenes

Knowledge of the timing and location of petroleum formation is important in assessing the extent of available reserves in hydrocarbon-forming basins. This can be predicted from the thermal history of a basin and the kinetic parameters that characterize the thermal breakdown of kerogen in source rocks. At present, the kinetic parameters of kerogen breakdown are experimentally determined using immature rock samples from basin margins, but questions remain about the accuracy of this approach, especially when significant variability is observed within individual source units. Here we show that the kinetics of hydrocarbon generation from petroleum asphaltenes can be used to determine the temperature conditions of the actual source rock at the time of expulsion of the sampled petroleum. This relationship reflects the structural similarity of asphaltenes to the parent kerogen. We expect that our approach may be used as a comparatively simple alternative method for assessing the petroleum generation characteristics of a given basin, which will allow for better estimates of the available oil resources and the risks associated with their exploration.