油气生成的化学动力学模型和煤成气的数值模拟

建立了一个半开放系统的生烃化学动力学模型及其煤成气的简化模型。在该模型中煤或干酪根首先降解为油和气，随以后成熟度的增加，源岩中未排出的石油裂解为气，在油所的形成过程中，伴随着油气的初次运移。该模型可用于任何沉积盆地中油气形成过程的数值模拟。实际应用时，可根据给定的化学动力学参数，选择模型和其中参数。     

中国煤成气研究二十年的重大进展

中国煤成气研究已经历二十年研究历程,在两方面取得重大进展。在资源评价和勘探方面：１,煤成气资源评价推动了天然气资源评价;２,中国探明煤成气储量逐年增多,煤成气储量在全国气层气储量中所占比例,煤成气理论建立前的１９７８年仅为９％,至１９９７年底上升为５０．９％;３,煤成大中型气田是中国天然气储量增加的支柱,至１９９７年底,发现探明储量大于１００×１０８ｍ３的煤成大中型气田２３个,为全国大中型气田的５９％,占全国大中型气田总储量的６３．１％。在煤成气理论研究方面,取得了６点重大进展：１,建立了煤成气鉴别理论;２,确定煤成气中有湿气;３,明确煤系成烃总体上以成气为主、成油为辅;４,发现了煤成大中型气田形成的主要控制因素;５,建立了煤成烃气的碳同位素与镜质体反射率的关系式;６,煤成气聚集域。总之,二十年来中国煤成气研究和勘探取得的重大成果,不仅使我国天然气探明储量不断增长,而且完善和发展了煤成气理论。图５表４参７６（戴金星摘）     

胜利油田石炭-二叠系煤成气生成模式

胜利油田在所属的临清坳陷东部和济阳坳陷发现了石炭-二叠系煤成气,根据该煤系烃源岩的分布与性质、所处构造单元及其演化特征分析,发现隆起、凸起、低凸起、斜坡和洼陷深部等5个构造单元的生烃史存在明显差别.将煤岩一次和二次生烃模拟实验得到的活化能等动力学参数与不同构造单元的埋藏史相结合,建立了不同构造单元煤成气生成量与地质年代的数量关系,得到了5种煤成气生成模式:隆起区中晚期不生烃模式;凸起区晚期不生烃模式;低凸起晚期成熟-高熟生烃模式;斜坡带晚期成熟高熟生烃模式;深洼带晚期过熟生烃模式.研究表明:临清坳陷东部洼陷带、惠民凹陷南坡、沾化凹陷罗家斜坡带、车镇凹陷东部斜坡带、埕东凸起北部斜坡带等发育高成熟气源灶,斜坡带及周边地区是最为有利的煤成气勘探区.     

煤成气研究促进中国天然气储量迅速增加

近年来我国天然气探明储量明显增长，主要得益于煤成气田的成功勘探。1980年以来，新增天然气探明储量的69％是煤成气；煤成大中型气田的探明储量占全部大中型气田储量的78．9％；我国最大的4个气田均为 成气田。煤成气储量迅速增长的一个重要原因在于煤成气理论研究。煤气理论大大拓宽了勘探领域，而国家组织的多年连续的科技攻关促进了这一理论的发展。目前中国煤气勘探依然大有潜力，有目的地勘探煤成气将继续取得明显效果。     

油气生成的化学动力学模型和煤成气的数值模拟

建立了一个半开放系统的生烃化学动力学模型及其煤成气的简化模型.在该模型中煤或干酪根首先降解为油和气,随以后成熟度的增加,源岩中未排出的石油裂解为气,在油气的形成过程中,伴随着油气的初次运移.该模型可用于任何沉积盆地中油气形成过程的数值模拟.实际应用时,可根据给定的化学动力学参数,选择模型和其中参数.     

利用轻烃鉴别煤成气和油型气

本文综合研究与阐述了利用Ｃ７轻烃系统三角图，甲基环已烷指数，Ｃ６－７的芳烃和支链烷烃烃的组合，苯和甲苯的含量，Ｃ５－７脂脑烃族组成三角图，凝析油及其组分的碳同位素组成，烷－芳指数和石蜡指数鉴别煤成气和油型气的方法，取得了较好的效果。     

冰点以下天然气水合物的生成动力学研究

通过实验研究了冰点以下天然气水合物的生成反应中压力,温度及冰粒大小等的影响,并研究了过冷和过压在水合物生成中的作用,研究结果表明,压力越高,温度越低,冰粒越小越有利于水合物的生成,并且过冷及过压程度和过压时间均促进水合物的生成,文中还得出衡量反应进行程度的天然气水合物含气率随反应时间时间的关系曲线。     

沉积层水合物的生成动力学模型

分析了沉积层中天然气水合物形成的原因。在公认的水合物形成地质模型基础上,借助分形几何理论,对分形维数df进行了修正。描述了天然气水合物在分形介质中的扩散特性及生成动力学特性,对水合物的形成速率方程进行了数值求解,研究了分形维数df及扩散半径r的改变对水合物形成速率的影响,将所得结果与实验室数据进行了比较。通过对水合物在天然多孔介质中的生成过程的模拟,为实现对我国南海地区天然气水合物矿藏的预测与分析做了理论探索。     

形成煤成油田的制约条件

煤成油田的形成受到多方面因素的制约。形成煤成油田的有利条件是：煤系沉积于湖湾沼泽相或三角洲间湾沼泽相，具备较佳的生油显微组分和较好的地球化学综合指标，具备较低的热演化程度、较佳的孔隙结构并经受了适宜的地质营力；含煤盆地在宏观上具备完整的湖（海）平面变化旋回层序，局部有良好的岩性组合和构造；最直接的标志是已发现的原油或油砂具备典型煤成油的地球化学特征。即族组成中饱和烃含量异常高、饱／芳值高、非烃和沥青质含量低；具有反映高等植物生源的甾、萜烷分布特征；处于低成熟演化阶段；沉积环境偏氧化；富集重碳同位素。     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率(R_o)建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷(C₁)为主,重烃气(C₂—C₅)较少,C₁和总气态烃(C₁—C₅)的产率增长速率在煤的高成熟阶段(1.10%≤R_o<2.20%)最大,在成熟阶段(0.50%≤R_o<1.10%)次之,在过成熟阶段(R_o≥2.20%)最小,且含碳原子个数不同的重烃气(C₂、C₃、C₄和C₅)的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组...     

煤和天然气制氢工艺技术经济分析

氢能被认为具有清洁、高效、可储存以及热值高等特点,是理想的清洁替代能源。介绍了以天然气、煤为原料不同规模制氢工艺技术经济以及未来发展趋势,其中,天然气制氢侧重于小规模,煤制氢侧重于大规模。     

煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探

采用烃源岩热模拟实验和轻烃单体烃碳同位素分析方法,对煤热解轻烃生成模式及煤系烃源岩热解轻烃碳同位素组成特征的研究表明,在成熟度 R_o 值为1.1%～1.7%时,煤热解轻烃大量生成;当 R_o 值大于1.7%时,以芳烃生成为主。煤热解轻烃中苯和甲苯碳同位素均较重,苯的碳同位素值平均为－22.2‰,甲苯的碳同位素值平均为－22.1‰,与母源有机质干酪根碳同位素值非常接近,具有良好的碳同位素继承效应。对塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、四川和松辽等盆地煤成气轻烃组分和碳同位素分析表明,煤成气具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、二甲基环戊烷和正庚烷相对组成中,173个煤成气样品中有92%的样品甲基环己烷相对含量大于50%;煤成气轻烃中苯、甲苯、环己烷和甲基环己烷碳同位素重,碳同位素值平均分别为－20.9‰、－20.4‰、－21.9‰和－22.0‰。应用轻烃组成变化对苏里格煤成气大气田天然气运移方向进行的研究表明,在气藏形成时期,天然气运移方向为由南向北。     

鄂尔多斯盆地晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献

鄂尔多斯盆地中部大气田的部分气源来自于上覆晚古生代煤层,为评价晚古生代煤层作为气源岩的成烃贡献,以盆地晚古生代原煤样和显微单组分热模拟实验结果为基础,利用盆地内292组显微组分含量数据参与计算煤的生烃强度,估算出全盆地晚古生代煤成气原始生成量为（328.82~579.48）×10¹² m³,中间值为463.20×10¹² m³,其中边浅部中间值为61.49×）×10¹² m³,中深部为401.71×）×10¹² m³;在讨论该盆地晚古生代煤的成烃贡献时,重点论述了吸附于煤储层本身、未纳入常规天然气贡献之列的理论吸附气量。结果表明,鄂尔多斯盆地晚古生代煤源岩的排烃系数为82%~90%,煤对气体的吸附容纳能力非常有限,绝大部分煤成气在形成之后都运移到了围岩中。