稠油火驱低温氧化原油与尾气变化规律

为了深入认识稠油火驱开发低温氧化阶段的原油与尾气变化特征,利用反应釜开展了不同温度条件下的低温氧化实验,进行了原油物性、族组分、官能团、色谱指纹、同位素以及尾气组分等方面的研究.研究表明:①稠油在火驱低温氧化阶段以加氧反应为主,并伴随少量的裂解反应;②稠油在200℃以下低温氧化阶段原油物性变差,在200℃时黏度、密度达到最大值,之后随着温度升高又逐渐降低,这主要受原油中非烃、沥青质以及氧元素含量影响;③由于裂解程度低,原油与族组分的碳同位素没有发生明显的同位素分馏现象;④尾气数据表明稠油火驱低温氧化过程中生成了醛、酮、醇或羧酸等含氧化合物.该研究探索了稠油火驱低温氧化过程中原油与尾气的变化规律,并计算出了不同温度下稠油低温氧化反应方程.     

温度对原油四组分高压热解性能的影响

在30 MPa压力下对塔里木原油四组分进行封闭体系的热解实验,通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC/MS)分别对原油四组分热解反应的气体产物及饱和分热解过程的液态产物进行分析.结果表明:原油四组分热解气体产物中C1组分产率明显高于C2~C5组分,气体产物中C1~C2组分的产率及气体总产率随热解温度升高而增加;在温度高于450℃时,四组分总产气率的大小顺序为:沥青质饱和分芳香分胶质.随热解温度升高,饱和分中的主要组分C12~C18的反应程度加剧.在410℃时,饱和分热解以裂解反应为主,在大于490℃时,裂解和缩合反应程度都在增加,导致气相产物的产率提高及液相产物中主要组分向大分子烃类转移;且温度升高,液态产物分布的离散程度增加.     

压力对原油裂解成气影响的对比模拟实验

通过在不同的实验体系(常压和20 MPa)进行的原油裂解成气模拟实验,对原油裂解成气过程和裂解气产率进行研究。结果表明:低速率长时升温相对高速率短时升温对原油裂解成气更有利;压力对原油裂解有抑制或延迟作用,压力条件下原油初始裂解时间滞后,原油裂解温度门限较高;压力可能抑制了重烃气C2-5向甲烷的二次裂解,20MPa下在高温阶(600～650℃)较常压有显著高的C2-5产率和低的干燥系数;加压环境下水参与了原油裂解反应,加压水体环境下原油转化率降低而总产气率、重烃气C2-5产率和二氧化碳产率升高;二氧化碳和重烃气C2-5质量产率变化规律和形成机制比较接近;总裂解气主生气期在425～650℃,对应Ro约为1.5%～2.4%。     

塔里木盆地煤显微组分显微傅里叶红外光谱特征及意义

应用显微红外光谱技术,对塔里木盆地侏罗纪煤中有代表性的3种组分角质体、镜质体、丝质体在不同热模拟温度下的结构组成变化特征进行了研究,结果表明:角质体结构组成中含有较丰富的长链脂族结构,而芳香结构和含氧官能团的含量则相对较少;与此相反,丝质体结构组成中芳香烃占绝对优势,而脂族结构含量则很少;镜质体结构组成介于角质体和丝质体之间,含有较多的短链脂族结构和芳香结构.据此推断,角质体具有高的生烃潜力,是一种倾油组分;镜质体生烃潜力中等,是一种倾气组分,但也可以生成一定数量的液态烃;丝质体生烃潜力很小,对煤成烃的贡献微不足道.另外,随热模拟温度的升高,3种组分中的脂族结构和含氧官能团都呈现明显的由强到弱的变化,而芳香结构比较稳定,在整个生烃热演化过程中则呈现芳环缩合度增加芳烃相对富集的趋势.由此说明,煤生烃过程主要是一种脂族结构和含氧基团不断脱落、芳香结构不断缩聚的过程.     

贵州水城晚二叠世树皮体成烃的演化特征

采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法,对贵州水城含树皮体煤中的主要组分——树皮体的生烃潜力、烃类组成特征、成烃演化规律进行了较为详细的研究。结果显示,树皮体的生烃潜力(S₁＋S₂)和氢指数(HI)都较高,分别为297.1和491mg/g;在高成熟条件下树皮体仍能生成大量烃类物质,其生烃高峰期集中在VR₀为1.55%左右;烃类组成以轻质烃(凝析油或轻质油)占绝对优势,湿气次之,并且烯烃含量较高(此现象与开放体系热模拟有关);气态烃与液态烃演化规律相似,据此可以认为,气态烃很大一部分是由液态烃进一步裂解来的。     

低成熟海相黑色页岩生烃特征的热模拟实验

页岩气是黑色富有机质页岩生烃演化完成后滞留在页岩中的烃类气体,为了查明海相黑色页岩生排烃过程中产物的变化规律及影响因素,揭示海相富有机质页岩的生烃潜力,采用地层孔隙热压生烃模拟仪对四川盆地广元地区上寺剖面大隆组黑色页岩进行热压模拟实验.结果表明:①黑色页岩具有极高的生烃潜力,最高产烃量达452.43 mg/gTOC(总有机碳),其中气态烃总产率195.45 mL/gTOC,液态烃最高产率为377.8 mg/gTOC;②油的产率随热模拟温度升高表现为先升后降的特征,生油演化成峰型尖锐的单峰特征,生油高峰在360℃,甲烷随成熟度升高而增加,而重烃气C2-5则表现为先升后降的特征,甲烷主要由油裂解形成,其次是干酪根热解和重烃气裂解;③气态烷烃呈现δ13 C1<δ13 C2<δ13 C3<δ13 C4,且随热模拟温度增加,气态烃的碳同位素值均表现为逐渐富集13 C,说明了热模拟过程中只发生了碳同位素的动力学分馏.基于本次热模拟产物产率随热成熟度变化特征,建立了黑色富有机质页岩的生烃模式,分为两个主要阶段:热催化生油气阶段和热裂解生湿气阶段,特别是在很高热模拟温度下仍未进入生干气阶段,表明在过成熟阶段黑色页岩仍具有一定的生烃潜力.研究结果对拓展高过成熟页岩气勘探领域具有较好的参考意义.     

塔里木盆地煤显微组分显微傅里叶红外光谱特征及意义

应用显微红外光谱技术,对塔里木盆地侏罗纪煤中有代表性的3种组分角质体,镜质体、丝质体在不同热模拟温度下的结构组成变化特征进行了研究,结果表明：角质体结构组成中含有较丰富的长链脂族结构,而芳香结构和含氧官能团的含量则相对减少;与此相反,丝质体结构组成中芳香烃占绝对优势,而脂族结构含量则很少,镜质体结构组成介入体和丝质体之间,含有较多的短链脂族结构和芳香结构。据此推断,角质体具有高的生烃潜力,是一种倾油组分;镜质体生烃潜力中等,是一种倾气组分,但也可以生成一定数量的液态烃;丝质体生烃潜力很小,对煤成烃的贡献微不足道,另外,随热模拟温度的升高,3种组分中的脂族结构和含氧官能团都呈现明显的由强到弱的变化,而芳香结构比较稳定,在整个生烃热演化过程中则呈现芳环缩合度增加芳烃相对富集的趋势。由此说明,煤生烃过程主要是一种脂族结构和含氧基团不断脱落,芳香结构不断缩聚的过程。     

北皂煤矿煤岩含水热模拟产物地球化学特征

为了模拟地质体中油气生成的过程,了解煤系烃源岩成烃热演化特征及其产物的地球化学特征,对北皂煤矿演化程度较低的煤岩进行了(250~600)℃的10个温阶的加水热模拟实验。对原样和热模拟残余物进行油气生成模拟实验和岩石有机碳、镜质体反射率(Ro)、氯仿沥青"A"、族组分和饱和烃气相色谱等生油岩地化分析测定,对反应产物进行了天然气气体组分分析。结果表明煤系烃源岩在不同热演化阶段表现出的地质地球化学特征具有相当大的差异:在有机质热降解—热裂解阶段,温度较低时(325℃),镜质组反射率增长幅度并不太大,通常Ro1.0%,TOC75%,氯仿沥青"A"逐渐增大。随着温度的升高,热演化进程相对加快,Ro值从0.47%~0.97%迅速增大到1.00%~3.73%,TOC值从64.7%~75.1%增大到75.9%~84.5%,而氯仿沥青"A"逐渐下降,从1.46%减小到0.057%。生物标志化合物中,姥鲛烷跟植烷相比一直处于优势,重烃含量也随着温度的升高增多。此项研究对于揭示北皂煤矿煤阶较低的煤系烃源岩在地质体中经历的物理、化学演化过程,各组分的产出特征及变化规律,了解产物的地球化学特征具有重要的意义。     

鄂尔多斯盆地陕北地区延长组长6原油地球化学特征及油源分析

通过对原油、含油砂岩、露头剖面样品、钻井泥岩分子地球化学特征和碳同位素的分析表明:鄂尔多斯盆地陕北地区长6原油为轻质原油,具有低密度、低黏度、低凝固点的特征;原油和含油砂岩抽提物族组成中,饱和烃含量所占比重大,饱芳比高、原油碳同位素轻,小于-32‰;原油正构烷烃碳数分布型式为前峰型单峰态,正构烷烃保存完整,主峰碳为nC_(13)~nC_(22),原油具明显奇偶优势比,轻质组分占优势,植烷优势明显;原油规则甾烷呈"V"和"L"型分布,β胡萝卜烷含量很低,ααα20RC_(27)甾烷相对含量高于ααα20RC_(29)甾烷;伽马蜡烷含量低,孕甾烷及规则甾烷相对较高,硫芴含量较高,三芳甾烷和甲基三芳甾烷丰度较高,反映了原油的母源形成于盐度不高的沉积环境,有机质母源以浮游水生生物及高等植物的输入为主;原油饱和烃中,甾、萜烷的αααC_(29)甾烷20S/(20S+20R),αααC_(31)甾烷20S/(20S+20R)等参数均处于热演化平均状态,甲基菲指数表明原油处于成熟阶段。通过对延长组长9、长7段烃源岩与长6原油、含油岩心抽提物,甾、萜类化合物特征对比分析表明,长6原油与长9烃源岩的生物标志化合物存在较大差别,二者对比性较差,不具备相关性,没有亲缘关系;长6与长7烃源岩的对比性较好,因此认为长6原油主要来源于长7段烃源岩。     

沁水盆地山西组煤岩的生气热模拟实验研究

热模拟实验是研究烃源岩有机质成烃演化的重要手段。为了客观了解沁水盆地高演化煤系烃源岩的生烃特征和生气性能,采用封闭高压釜体系对沁水盆地山西组煤岩样品进行了生气热模拟实验。结果表明:沁水盆地山西组煤岩样品可以生成大量的气态烃(其产率高达226m3/t),是良好的气源岩;随着热模拟温度的增加,气态烃产率增大,气态烃产率表现出"两急两缓"的增加模式,高演化阶段以产甲烷为主,主生气期为热模拟温度450~600℃(Ro=1.2%~2.7%);温度影响煤岩热解气组分碳同位素值的变化,总体上甲烷、乙烷、丙烷的碳同位素值随热模拟温度升高有逐渐变重的趋势,并且相同热模拟温度时具有δ13C1δ13C2δ13C3的特征,符合气态烃碳同位素正序系列。     

Origin of immature sulfur-rich oil in Jianghan oil field

Chemical structure of immature sulfur-rich kerogen and composition of immature sulfur-rich crude oil in Jianghun oil field have been studied. In molecular level, crude oil differs from thermolysed and chemolysed products of kerogen but does resemble the bitumen in immature sulfur-rich source rock. Therefore, immature sulfur-rich oil may be derived from the expelling of bitumen rather than from thermal cracking of kerogen.     

水、油接触过程中原油粘度变化的试验研究

应用高温、高压液体粘度装置 ,模拟了水、油接触时地层原油的轻烃组分向地层水中扩散而引起地层原油粘度的变化过程。测定了原油与模拟地层水多次接触后原油粘度与模拟地层水体积数的关系。试验结果表明 ,随着油、水接触轮次的增加 ,甲烷的含量呈下降趋势 ,乙烷和C3 以上组分呈上升趋势。原油粘度变化与油水接触时间有密切关系。随着油水接触时间的增加 ,油中的轻烃组分逐渐扩散到水中并达到平衡状态 ;随着浓度差的减小 ,扩散速度逐渐减慢。原油中轻烃组分溶于水并随地层水产出是导致原油粘度上升的主要原因。这一结果可为水驱油田开发中有效控制原油的粘度、增加水油流度比及提高水驱效率提供理论指导。     

氮气的溶解及抽提效应对原油性质的影响

氮气混相驱、非混相驱过程中由于存在氮气的溶解及抽提(蒸发)效应,使原油组分和原油的物理化学性质均发生变化.通过PVT相态实验研究表明,原油注入氮气后原油体系组成、性质变化明显,随着氮气注入比例的增加,原油的饱和压力、膨胀系数、体积系数、气油比增加,原油黏度、密度则减小;氮气溶解明显改善了原油的流动性质,增强了油藏驱动能量,有利于提高采收率.原油脱气过程中由于抽提(蒸发)效应对原油性质也有一定影响,但影响相对小一些,不会对近井地带原油生产带来明显负面影响.     

东濮凹陷西部斜坡带混合原油地球化学特征

东濮凹陷西部斜坡带原油地球化学特征同凹陷内其他地区原油明显不同,而研究程度相对较低.系统分析了原油饱和烃、芳烃组成及生物标志物,研究结果表明:原油生油母质类型较好,以低等水生生物为主,陆源高等植物占次要地位;原油中伽玛蜡烷含量高,类异戊二烯烃呈植烷优势,表明源岩沉积环境为强还原的半咸化-咸化湖相;原油成熟度参数具有不一致性,表明原油并非是低熟油,应为混合原油,其主要来源于沙三段成熟烃源岩.     

新疆油田红浅火驱试验区原油物性变化规律研究

试验区历经4年多燃烧,地下原油性质发生较大程度的变化。为进一步认识火驱特性、指导生产调控,对原油组分、黏度、酸值、非金属元素、金属元素等变化规律进行了研究。研究结果表明,试验区原油经过火驱以后,改质作用明显,轻质组分质量分数上升、黏度明显下降;原油中金属与非金属元素出现明显变化。     

剪切历史对含蜡原油流变性的影响

利用DV3T流变仪通过控制剪切速率和小振幅振荡剪切的试验方法,分别研究了不同剪切历史对含蜡原油流变性的影响。结果表明:原油的表观黏度不仅受降温方式的影响,还与测量过程中选取的剪切速率有关;即使原油降温过程中所经受的剪切速率很小,其恒温静止达到平衡时的储能模量与静态降温的原油相比也有很大的差距;但随着剪切速率的增加,这种差距并不会有明显的变化;降温过程中剪切时间越长,原油的表观黏度越大;但恒温静止阶段的最终胶凝结构却越弱;此外原油在降温过程中存在着一个使其流变性恶化的最差高速剪切温度。     

稠油蒸汽吞吐热裂解行为研究

为探讨稠油热采降黏机理,对国内3种典型稠油———草桥稠油、辽河稠油及新疆轮古稠油在蒸汽吞吐过程中发生的热裂解行为进行了室内研究.用GSHA型高压反应釜模拟热采时的井下条件,分别考察了温度、时间、加水量对3种油样热降黏效果的影响.结果表明:3种稠油在蒸汽吞吐过程中重质组分均会发生热裂解,实现永久性降黏;在250~300℃之间,稠油开始发生裂解;在同一温度下,时间越长,降黏效果越好;在同一时间下,温度越高降黏效果越好,温度与时间具有互补性;3种稠油在同一温度下降黏规律相同,可以用同一公式表示;水的存在对稠油裂解有影响,当加入的水完全汽化时为最佳.     

Lacustrine biomass: An significant precursor of high wax oil

Since high wax oils are normally related to terrestrial depositional environment, the concept that high wax oils are derived from terrigenous organic materials has been widely accepted[1,2]. Recently, Hsieh et al.[3,4] studied oils from different depositional environments and ages and suggested that waxy compounds were not restricted to any type of environment or source material. There is a variety of possible sources for the formation of HMWHCs, in-cluding high plant cuticular waxes, blue-g…     

Oil cracking： An important way for highly efficient generation of gas from marine source rock kitchen

The potentials of gas generation by kerogen in the late period and by crude oil cracking are closely related to the origin of natural gas in the high- to over mature marine area and their exploration perspectives. The carbon structure of kerogens, with different types and at different evolution stages, have been experimentally studied using the high magnetic field solid ^13C nuclear magnetic resonance technique in order to determine the oil and gas potential of kerogens. Results show that the contents of gas potential carbon（GPC） of types Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ kerogens at the high- to over mature stage are very low, indicating their weak gas-generating capacity and limited gas production; however, the content of oil potential carbon（OPC） of the low mature type Ⅰ kerogen is much higher, implying that a large amount of crude oil generated during the oil-generating period will be the material for later gas generation by oil cracking. The kinetic experiment of gas generation by crude oil cracking shows that, when the temperature is about 160℃（R0=1.6%）, the crude oil will start to produce large amounts of gas; the temperature range for major gas generation of crude oil is higher than that of the kerogens, and the gas production is 2 to 4 times higher than that of kerogens. The natural gas derived from oil cracking （called oil-cracked gas） is much abundant in methyl hexamethylene, which is quite different from the natural gas produced by thermal degradation of kerogens （named kerogen degradation gas） at high- to over mature stage.     

安塞特低渗油田微生物驱油室内研究及先导试验

在室内对拟用微生物菌液开展了从油砂中脱油能力、改变岩石表面润湿性和原油性质研究,并用驱油实验研究了注入参数和驱油效果。研究表明脱油效率较高的菌液浓度是3%~5%,微生物改变岩石润湿能力比水快17%~28%,菌液驱的毛管阻力下降程度远比水驱时大,岩石变为亲水时,菌液驱时水指进减缓。提高采收率较佳的注入量是(0.3~0.45)PV。现场微生物驱实施后试验区已累计增产原油526.44 t。室内和现场试验表明安塞特低渗油田适合于微生物提高采收率。