原油裂解成气研究进展

原油裂解气可以作为重要的天然气来源,将是未来重要的勘探方向之一。对原油裂解成气研究方法、产物特征、识别标志、原油裂解程度定量表征、原油裂解成气门限、主成气期、影响因素以及中国原油裂解气区的主要勘探及研究态势进行了总结和评述。认为原油裂解成气的门限和主生气期是原油裂解气形成中的关键科学问题,尤其是在超压条件下,原油裂解成气的主生气门限、化学动力学问题及原油裂解成气定量预测等研究需要加强;盐岩及其体系中的不同矿物对原油裂解成气的影响及机理尚不明确;中国东部湖相原油裂解气研究仍显薄弱,为加强对湖相裂解气形成与分布规律的正确认识,丰富原油裂解气形成理论,缓解中国东部天然气资源短缺问题,针对中国东部陆相断陷湖盆应进一步开展原油裂解气的相关研究。     

原油及其族组分裂解过程中产物组成变化特征

采用高温模拟技术,对原油和原油族组分样品进行模拟实验,并对其产物进行系统的地球化学研究.结果表明:原油及其族组分在裂解过程中产物组成变化是有一定规律的.最初,高碳数化合物裂解为较高碳数化合物C<,25>～C<,32>;随着模拟温度的升高,C<,6>～C<,14>化合物丰度增加,伴随一定量的C<,1>～C<,5>气态烃生成;继续加热,C<,6>～C<,14>化合物大量裂解为C<,1>～C<,5>气态烃,伴随苯及其同系物的生成;最后,产物以甲烷、苯及其同系物为主.实验中还发现,原油及其族组分裂解过程中产物的组成变化特征与模拟温度有很大的关系,能为原油裂解程度进行量化描述.     

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...     

珠一拗陷惠州凹陷惠州26-6构造深层天然气成因及来源

研究珠江口盆地富油凹陷惠州26-6构造深层凝析气藏天然气的类型,进一步确定天然气的来源。采用不同类型封闭体系,分别对惠州26-6构造主要烃源岩——文昌组典型半深湖相暗色烃源岩、恩平组储层原油样品开展高温热压模拟实验,建立了惠州凹陷干酪根裂解气和原油裂解气的识别标准。综合天然气组分、碳同位素、轻烃组分及凝析油地球化学特征分析,结果表明ln(C₁/C₂)-ln(C₂/C₃)、甲烷碳同位素-乙烷碳同位素、(δ¹³C₂-δ¹³C₃)-δ¹³C₁图版能有效区分干酪根裂解气和原油裂解气。相对原油裂解气,干酪根裂解气具有较高的ln(C₁/C₂)值和较低的ln(C₂/C₃)值,甲烷的碳同位素和乙烷的碳同位素较重,干酪根裂解气的(δ¹³C₂-δ^13...     

二氧化碳溶解气对原油粘度的影响

利用高温高压油-气-水混合液粘度测量装置对原油及含二氧化碳气原油的粘-温特性进行了实验研究，测量了不同气油比条件下油-气混合液的粘度，分析了二氧化碳溶解气对原油粘度的影响。结果表明，在相同压力下，原油及其混合液粘度与温度存在指数关系，原油粘度与压力基本呈线性关系。在同-温度下，油-气混合液的粘度在达到泡点压力之前随着压力的升高而降低；在达到泡点压力之后，随压力的升高而增大；油-气混合液的粘度随气油比增加而减小；油-气混合液的泡点压力随着含气量的增加和温度的升高而增大。     

二氧化碳溶解气对原油粘度的影响

利用高温高压油气水混合液粘度测量装置对原油及含二氧化碳气原油的粘温特性进行了实验研究,测量了不同气油比条件下油气混合液的粘度,分析了二氧化碳溶解气对原油粘度的影响。结果表明,在相同压力下,原油及其混合液粘度与温度存在指数关系,原油粘度与压力基本呈线性关系。在同一温度下,油气混合液的粘度在达到泡点压力之前随着压力的升高而降低;在达到泡点压力之后,随压力的升高而增大;油气混合液的粘度随气油比增加而减小;油气混合液的泡点压力随着含气量的增加和温度的升高而增大。     

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。     

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。     

剪切作用对添加降凝剂后新疆混合原油流变性的影响

系统地研究了模拟管流的中低速剪切持续时间对添加降凝剂的新疆混合原油流变性的影响.研究表明,在原油析蜡高峰区2～20℃的温度范围内.将以1312s~(-1)高速剪切加剂原油的凝点及剪切温度以下的表观粘度大幅度上升.增加降凝剂的加入量反而会加剧剪切引起的流变性的恶化.如果高速剪切后温度保持恒定,则该温度下的(表观)粘度不受影响.25℃以上的高速剪切对凝点及2℃时的原油的表观粘度均无影响.不论原油加降凝剂与否,经历动冷后原油的屈服值远小于静冷的原油.     

水在有机质形成气态烃演化中作用的热模拟实验研究

为探讨水在气态烃形成演化中的作用，选用鄂尔多斯盆地神山褐煤进行加水和无水的热模拟实验对比研究. 实验显示，水参与了成气的化学反应，增加了CO₂和H₂的产率，同时在一定程度上增加了烃类的产率，特别在高演化阶段明显增加了甲烷的产率. 无水实验或加水实验中甲烷的δD随甲烷产率的增加呈线性变重，而且在相同产率的情况下，加水实验甲烷的氢同位素组成明显变轻35‰左右. 无水、加水实验甲烷的碳同位素组成在相同甲烷产率的情况下基本保持一致. CO₂中δ¹³C（碳同位素）随着温度的升高变化不大，说明干酪根中羧基的脱落不存在动力学分馏. CO₂中碳同位素组成在加水实验中变轻是水参与成烃演化化学反应的有利证据之一，这种变化是由于水与烯烃反应使得亚甲基碳转变为羧基碳造成的.     

Experimental evidence for formation water promoting crude oil cracking to gas

Crude oil cracking to gas is the key to determining the exploration potential and strategy for deep hydrocarbon resources.Identifying the factors that affect the threshold and potential of crude oil cracking to gas as well as other possible influencing factors will provide the scientific basis for deep hydrocarbon exploration.A comparison of pyrolysis simulation experiments of crude oil,hydrous crude oil,and various water media under a constant temperature(350℃) and pressure(50 MPa) shows that water plays a large role in crude oil cracking to gas.(1) When water is added,the gas yields increase significantly,including those of alkane gases and non-hydrocarbon gases:the yield of alkane gases increases 1.8-3 times;the yields of H2 and CO2 also increase significantly.This means that water takes part in the process of crude oil cracking to gas,and supplies hydrogen.Therefore,the presence of water will dramatically enhance the potential of crude oil cracking to gas.(2) Mg2+ ions in the formation water promote the crude oil + water reaction to some extent and increase the total yield of alkane gases and the yields of both H2 and CO2 ;more interestingly,the i-C4/n-C4 and i-C5/n-C5 ratios increase significantly.This indicates that Mg2+ ions in formation water act as a catalyst,and a disproportionation reaction is involved in the crude oil + water reaction.This study helps us to understand the factors influencing crude oil cracked gas and to evaluate the hydrocarbon resources in deep sedimentary basins.     

油气对瓦斯爆炸的影响

焦坪矿区是我国少有的煤油气共存矿区,曾多次发生重大煤矿安全事故,而油气是造成该地区瓦斯涌出量和爆炸危险性增加的重要原因.关于油气-瓦斯-空气混合气爆炸特性方面的研究并不多,为了考察油气的影响并结合矿区实际情况,选用正已烷作为油气的代表,利用自制的配气系统以及20L爆炸实验装置进行实验.由于已有文献对油气-瓦斯混合气爆炸下限进行了研究,本文重点研究油气对爆炸威力以及瓦斯爆炸上限的影响.实验结果表明正己烷的加入增加了瓦斯的爆炸威力,如当正己烷浓度为2%、甲烷浓度为0.5%时就能发生爆炸并产生0.89 MPa的超高压;正已烷浓度为2%时混合气的最大爆炸指数达到9.41 MPa·m/s,超过了甲烷最大爆炸指数5.5 MPa·m/s.将混合气爆炸上限的理论结果同实验结果进行对比发现二者并不完全符合,理论结果偏安全,而混合气爆炸最佳浓度同化学当量比浓度较为接近.图4,表4,参10.     

伊朗BA原油沥青沉积及抑制高压模拟实验研究*

在原油的开釆过程中,沥青质沉积问题可能发生于各个环节,其中在井筒或地面管线的沉积可能造成堵塞,降低生产运行效率,沉积严重时会导致油井停产。本文对伊朗BA原油样进行族组成分析,其胶体不稳定指数CII大于0.9,易发生沥青质沉积。采用压差法对BA原油沥青质析出压力进行高压模拟实验评价,结果表明：在50~96℃下,当井筒压力降低到一定程度时,原油中沥青质会析出,使压降显著增加;且沥青质析出压力随着温度升高减小,随着气油比增大而增大。采用正己烷沉淀法对8种抑制剂进行初选,阳离子表面活性剂YAI-4、YAI-6的抑制效果较好,其抑制率可达88.9%和95.6%;同时通过高压模拟实验评价,同样条件下YAI-6比YAI-4能更好的稳定原油中的沥青质,在等温降压过程中,用YAI-6处理的原油在不同条件下均没有检测到明显的压降变化,表明YAI-6 对于伊朗BA原油是一种非常有效的沥青沉积抑制剂。     

Mass balance calculation of the pyrolysates generated from marine crude oil： A prediction model of oil cracking gas resources based on solid bitumen in reservoir

Oil cracking gas plays an important role in the resources of natural gas in the basins with high and over mature marine source rocks in China. The prediction of the oil cracking gas resources becomes nec-essary and urgent in the gas exploration in these basins. A marine crude oil sample was pyrolyzed using sealed gold tubes system. The pyrolysates including gas,liquid and solid were quantitatively analyzed. Based on the pyrolysis data and kinetic calculation,the yield correlativity among gas,liquid and solid products was regressed with high correlative coefficients to establish a prediction model suitable for the resource estimation of oil cracking gas. The verification formula for this model was also established on the principle of mass conservation. The affecting factors and the application precondi-tions of this prediction model were discussed. This model would enlighten and provide some new ideas for the resource assessment of natural gas in the high and over mature marine carbonate source rock areas in China. It is expected to be valuable in gas exploration.     

裂解炉管结构对裂解产物收率影响的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.3,在相同温度边界条件下分别对3种不同结构的炉管管内石脑油的裂解反应进行了三维数值模拟,深入分析了3种不同结构炉管的轴向、径向的温度分布和主要裂解产物浓度的分布规律。模拟结果表明,炉管结构对炉管长度方向上以及炉管径向上的温度分布和主要裂解产物浓度的分布规律有着显著影响。用数值模拟方法裂解炉管对掌握管内部的裂解反应和主要裂解产物的分布规律有着重要作用,可以为炉管的结构优化设计提供理论依据。     

原油储罐温室气体排放核算方法研究

原油储罐是油气生产上游环节中不可忽略的温室气体逸散排放源。为探究原油储罐温室气体排放情况,对储罐温室气体排放过程进行分析,建立基于气体状态方程、连续性方程和绝热条件下的能量方程的储罐小呼吸温室气体排放核算模型,修正Vasquez-Beggs(VB)闪蒸排放模型,得到一次、二次沉降罐和净化罐温室气体排放核算方法,并与实测数据、API经验公式计算值进行对比。结果表明:储罐温室气体排放的理论计算与实际情况吻合较好,所修正的VB模型与小呼吸损耗模型可准确地评估原油储罐温室气体的排放量;储罐小呼吸损耗与闪蒸损失相比不能忽略,验证了模型的准确性。     

焦化蜡油两段提升管催化裂化研究

在两段提升管催化裂化实验装置上,以克拉玛依焦化蜡油为原料,考察了常规单段操作条件(反应温度、剂油比和停留时间)对焦化蜡油催化裂化转化性能的影响及相同转化率下焦化蜡油单段和两段反应产物分布的变化,同时,还对比考察了焦化蜡油、减压蜡油单独进料和混合进料单段反应的差别.实验结果表明,与常规单段催化裂化技术相比,两段提升管催化裂化技术在焦化蜡油催化裂化转化方面具有明显优势,相同转化率下,在大幅度提高轻油收率和液收的同时,还会明显降低干气收率.此外,整体来看焦化蜡油、减压蜡油单独进料要明显优于混合进料.     

焦化蜡油两段提升管催化裂化研究

在两段提升管催化裂化实验装置上,以克拉玛依焦化蜡油为原料,考察了常规单段操作条件(反应温度、剂油比和停留时间)对焦化蜡油催化裂化转化性能的影响及相同转化率下焦化蜡油单段和两段反应产物分布的变化,同时,还对比考察了焦化蜡油、减压蜡油单独进料和混合进料单段反应的差别。实验结果表明,与常规单段催化裂化技术相比,两段提升管催化裂化技术在焦化蜡油催化裂化转化方面具有明显优势,相同转化率下,在大幅度提高轻油收率和液收的同时,还会明显降低干气收率。此外,整体来看焦化蜡油、减压蜡油单独进料要明显优于混合进料。