粘土矿物对干酪根热解产物的影响及其作用机理

将伊利石、蒙脱石、高岭石三种粘土矿物按不同比例与干酪根混合，在ＣＤＳ８２０ＧＳ分析系统上进行了实验。结果表明，这三种粘土矿物对干酪根热解产物的化学组成都有影响，但影响程度不同，其中，蒙脱石的影响最大，这是由于结构不同，使之催化能力、吸附能力和焦化作用不同。化学反应过程不同，热解产物也不同。     

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。     

泥石流体屈服应力与粘土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但目前为止对泥石流体屈服应力和粘土矿物的关系研究还不完善。本文通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的粘粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、粘粒矿物成分及百分含量得出：(1)同等条件下,不同粘土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一粘土矿物条件下,屈服应力与粘土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合粘土矿物条件下,屈服应力与粘粒矿物的关系与单一粘土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一粘土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与粘土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

纯粘土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

粘土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件差异,粘土矿物相对含量有较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以XRD,低压氮气吸附实验以及甲烷等温吸附实验为主要研究手段。XRD结果表明四种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明：蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,它们的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,两者呈正相关。在61 ℃,压力为0~25 MPa条件下进行五组甲烷等温吸附试验,包括四组纯粘土矿物及一组由四种纯矿物等质量混合的矿物。纯粘土矿物甲烷吸附量大小顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石>绿泥石,粘土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现：Langmuir, Toth以及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对粘土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

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。     

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。     

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。     

山东省棕壤和褐土的粘土矿物

在四个棕壤剖面中,酸性棕壤与侧渗型白浆化棕壤粘土矿物组成相似,以铝绿泥石、铝蛭石和高岭石为主,并含有一定数量的水云母和少量蒙脱石。普通棕壤与滞水型白浆化棕壤相似,以水云母为主,并有较多量的高岭石和少量蛭石、绿泥石和蒙脱石。褐土的水云母含量为50—60%,由于富含或残存一定量的石灰,脱钾作用不强,限制了水云母向蛭石的转化,因此蛭石含量极少或无,蒙脱石含量也不多,因此不能认为蛭石和蒙脱石是褐土的特征矿物。棕壤和褐土是山东省的主要地带性土壤。对于这两个土类的发生分类、形成环境和分布规律的研究,国内已有不少报道,其中也有一些粘土矿物方面的资料,但多半是其他省份的研究工作,本省的研究资料不多。棕壤和褐土的粘土矿物研究仅只有东北、华北、西北地区的几篇论文,我省尚无报道。为了比较不同地区棕壤和褐土的粘土矿物组成,研究其形成演变的特点,从而为棕壤和褐土的发生分类提供较为确切的粘土矿物分析资料,本文通过山东省不同母质发育的4个棕壤、3个褐土典型剖面的粘粒化学分析、阳离子交换量的测定和X 射线衍射分析等三种方法,研究了棕壤和褐土的粘土矿物。     

二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物特征及其意义

二连盆地巴彦乌拉铀矿床是我国典型的古河谷砂岩型铀矿床,铀主要经潜水-层间氧化作用富集成矿。为了研究其粘土矿物组成、含量、形态特征及其产状,对区内目的层粘土矿物进行了X射线衍射、扫描电镜及能谱分析。分析结果表明,二连盆地巴彦乌拉铀矿床目的层粘土矿物成分基本一致,主要为蒙脱石、高岭石、伊利石,个别样品中见少量绿泥石。蒙脱石集合体呈花朵状、片状,高岭石集合体呈书页状、扇状,伊利石集合体呈片状,绿泥石集合体呈玫瑰花朵状。粘土矿物以分散质点式不完全充填于孔隙中和薄膜式贴附于颗粒表面。根据分析结果,文章总结了该矿床氧化带分带粘土矿物特征,并探讨了粘土矿物对砂岩的孔隙度和渗透率的影响及其与铀成矿的关系。     

制备锆基柱撑蒙脱石矿物材料的影响因素探讨

同种柱化剂及粘土矿物，其柱化过程受pH值、基质粘土的粒度、柱化剂用量、粘土悬浮溶液质量浓度及分散性、搅拌速度、反应时间、温度、老化时间、滴定速度等众多因素的影响，通过对锆基柱撑蒙脱石矿物材料的研究发现，蒙脱石悬浮溶液的pH值和柱化剂用量是其主要影响因素。     

以热解特征判别干酪根类型

应用热重仪对10余种不同类型试样(包括生油岩、煤及其干酪根)进行了热解试验,总结分析了三种类型干酪根在恒速升温时的热分解特征.其明显的特点是:(1)在热解反应最激烈时,Ⅰ类干酪根反应速率最大,Ⅱ类次之,Ⅲ类最小.(2)反应终止温度与起始分解温度的差值,Ⅰ类最小,Ⅱ类稍大,Ⅲ类最大.对实验结果进行数据处理,归纳成一个无因子群.以此作为一个新的热解类型判别指标,称作热解类型参数.研究发现,这个方法既适用于干酪根,也可用于原岩(即生油岩、油页岩和煤);既可用热重仪实验,也可用岩石评价仪(Rock—Eval).该法所用试样量少,实验时间短,操作简便.     

黏土矿物微观孔隙对甲烷吸附行为的分子模拟

为了研究黏土矿物对CH_4的吸附规律和页岩储层对CH_4的最小储集空间界限,利用Materials Studio软件构建三种黏土矿物伊利石、蒙脱石和高岭石的微观模型,运用蒙特卡洛方法和分子动力学方法,研究在不同压力、不同孔径空间下三种黏土矿物对CH_4的吸附规律。结果表明:随着孔径和压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物层间的吸附量逐渐增大;不含水的黏土矿物对CH_4的最小储集空间为0. 4 nm,三种黏土矿物对甲烷的吸附能力随孔隙大小的变化而不同;随着孔径的减小或压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物孔径中吸附越稳定;随着孔径的增加,CH_4气体在黏土矿物孔径中出现多层吸附;三种黏土矿物中吸附的CH_4分子之间的距离均大于0. 075 nm,距离CH_4分子0. 125 nm处出现另一个CH_4分子的概率最大。研究结果对页岩气赋存特征和渗流规律具有重要基础认识作用。     

油页岩原位转化热解反应特征研究综述

近年来,世界能源消耗日渐增加,作为非常规能源之一的油页岩是重要的接替资源。中国油页岩资源量丰富,居世界第四位。原位转化技术作为油页岩开采的主流技术,利用热解反应建立渗流通道,开采页岩油气。基于热解反应阶段、干酪根热解、矿物成分影响与热解协同孔隙结构演化等4个方面对原位转化过程中的热解反应特征进行研究综述：（1）热解反应各个阶段下的热物理演化与热化学反应;（2）干酪根热解的反应机理及其影响因素;（3）无机矿物分解对热解反应的促进与抑制作用;（4）热解反应协同孔隙结构演化的机理及其对微裂缝扩展的促进作用。立足于热解反应这一原位转化中的核心技术问题,力图为热解反应在油页岩与中低成熟度页岩油原位转化中的应用提供一定的参考。     

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.     

黏土矿物水化膨胀及无机盐溶液对其抑制作用

为揭示富有机质页岩水化膨胀机理,借助于X射线衍射仪对富有机质页岩中主要黏土矿物水化膨胀规律及无机盐溶液对其抑制效果进行了物理实验研究。结果表明：随着去离子水浸泡时间的增加,蒙脱石、伊利石和绿泥石都可以发生一定的膨胀,表明三种黏土矿物都可以发生水化反应,但蒙脱石晶层间距的膨胀程度远高于伊利石和绿泥石。无机盐溶液可以抑制蒙脱石和伊利石的水化膨胀,且对伊利石水化膨胀抑制性更好。不同类型无机盐的抑制效果受到无机盐溶液浓度的影响,在无机盐溶液浓度小于1.2 mol/L时,随着浓度的增加,同种类型无机盐溶液的抑制作用逐渐增强。加入无机盐溶液后随着时间的推移,黏土矿物水化作用始终在进行,晶层间距仍在增大,即无机盐溶液不能完全杜绝黏土矿物水化反应的发生。该研究成果可为页岩气水平井井壁稳定、水力压裂设计及现场工程应用提供技术参考。     

热解过程中油页岩孔隙率变化规律

为预测原位热解工艺带来的水文地质环境变化,通过控制热解温度和时间的方法研究了不同热解程度油页岩的孔隙率变化规律。从油母质热解造成油页岩孔隙率变化的机理出发,结合油页岩的热解反应速率方程,建立了热解过程中油页岩的孔隙率变化定量模型,并将理论值与实验值进行了对比验证。结果表明:该模型计算结果与实验数据吻合良好,误差较小。可见该孔隙率定量模型能够较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率。     

粘土／聚合物复合吸水材料的研究进展

综述了粘土矿物对于高吸水性聚合物的改性机理、改性方法的影响,介绍了目前粘土／聚合物复合吸水材料的主要种类。分析指出,吸水能力、凝胶强度与耐盐性三者乏阊难以统筹兼顾是这类复合材料当前存在的主要问题,将其与天然资源复合开发环境友好型产品,并用于废水中高毒染料和有害金属离子的去除是其今后的发展方向。     

评价干酪根生油气量的一种新方法

用压力差示扫描量热仪(PDSC)研究了我国茂名、抚顺、黄县油页岩干酪根(Ⅰ,Ⅱ型)及黄县褐煤(Ⅲ型)在热降解时的化学结构变化。试验中发现,在氧气压力为1.5MPa时,各种干酪根的PDSC图谱都出现两个放热峰。由放热峰的积分面积可计算出各干酪根的表观芳碳率。由此提出了计算干酪根生油、气量的新方法,可根据干酪根在热降解时的“残留脂碳率”与“干酪根质量系数”的演化图计算出生油岩的生油量和生气量,也可以根据干酪根热降解时的脂构碳、芳构碳的分布计算干酪根生油、气量的简化模式,由脂构碳的热解动力学参数计算出生油岩的油气生成量。     

油气分段捕获揭示震旦——寒武系天然气成藏过程

烃源岩生烃具有时间和空间上的序列性,构造活动和圈闭的形成也具有阶段性,加之富集型古油藏和分散型滞留原油产生的裂解气也会大量运移聚集,因此,油气成藏可能经历多个阶段。基于以上油气分段捕获原理"将今论古"地分析四川盆地南部威远、资阳、高石梯-磨溪3个典型构造的震旦系-寒武系天然气成藏过程与成藏规律,从而预测其他未知区块的成藏潜力。研究认为,高磨地区作为继承性古隆起,震旦系-寒武系圈闭几乎捕获了烃源岩从早期生油到晚期干酪根生气所有阶段的油气;威远、资阳震旦系-寒武系圈闭则仅捕获了部分阶段的油气,对于未知区块-泸州古隆起区来讲,其震旦系-寒武系能捕获生气高峰及其以后阶段所有的天然气,包括分散型滞留原油裂解气和晚期干酪根裂解气,如果落实好储层和圈闭,天然气勘探潜力很大。