鄂尔多斯盆地富县地区天然气地球化学特征及其成因

在对鄂尔多斯盆地富县地区奥陶系天然气地球化学特征研究的基础上,将其组分、烷烃气碳同位素、氦同位素、氩同位素等与盆地中部主要气田进行了对比,并结合区域地质背景综合分析了天然气的成因类型.指出该地区奥陶系天然气具有"干燥系数大、二氧化碳含量高、烷烃气碳同位素组成轻、热演化程度高"的特点,与靖边气田奥陶系天然气地球化学特征非常接近.应用国内学者建立的甲烷碳同位素与镜质体反射率关系方程式计算了富县地区奥陶系天然气的Ro约为3.33%,处于过成熟演化阶段.利用天然气成因判别图版综合分析,认为富县地区奥陶系天然气为油型气和煤成气的混合气体,且以油型气为主.     

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。     

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.     

地质条件约束下川北二叠系大隆组富有机质页岩热模拟生烃过程及特征研究

选取川北大隆组低熟富有机质页岩样品作为实验对象,综合考虑了地质约束条件(静岩压力、流体压力和地层水等因素)对生烃作用的影响,从低熟到过成熟进行了全系列的热模拟,并对各温度点的热产物进行气体组分及同位素分析.结果表明:热模拟实验产生的烃类气体产率随温度升高而增大,在500℃达到峰值,随后明显下降并趋于平稳.烃类气体产率的降低与静岩压力、流体压力以及孔隙发育有着密切关系.压力的不断增大抑制了页岩中有机质的分解,并导致孔隙度降低和孔径减小,排烃不畅,影响了生烃产率.滞留于样品中的重烃组分发生热裂解,最终形成了以高CH₄含量特征的原油裂解气,并呈现鲜明的ln(C₂/C₃)随温度变化特征和碳同位素部分倒转现象.研究为大隆组深层页岩气的有效开发提供前期基础性实验数据和生烃、演化特征方面的成果支持.     

中国西部地区水-热综合环境因素对植物碳同位素组成的影响

通过对中国西部地区新疆、柴达木盆地、甘肃、西藏等地148种植物叶片稳定碳同位素组成分析,讨论了其与环境因子之间的关系.结果表明中国西部地区优势建群种δ13C为10.5‰～32.6‰,主要以C3植物为主,少量C4植物.C3植物的δ13C为22.8‰～32.6‰,平均为26.9‰;C4植物的δ13C为10.5‰～15.8‰,平均为13.1‰.在生长季节,C3植物的δ13C受降水量、湿度的影响较大,随降水量减少,δ13C逐渐偏重,随相对湿度增加,δ13C逐渐偏轻.温度对植物碳同位素组成的影响较为复杂,年均温度在0～4 C时植物碳同位素组成最轻,而随温度从4 C升高、从0 C降低时,植物碳同位素组成均呈现偏重的趋势.中国西部地区植物碳同位素组成受多种因素同时作用,植物生长期降水量和温度对植物碳同位素组成影响较大.     

新场地区上三叠统须五段陆相页岩层系非常规天然气特征与成因

除下古生界海相页岩具有页岩气开采的价值外,四川盆地陆相领域页岩层序也非常发育;其中川西坳陷须五段获得突破,但其非常规天然气地球化学特征十分复杂、成因类型多样,开展非常规天然气特征和成因的研究对于有效的认识四川盆地陆相页岩的勘探开发前景具有重要意义。在对川西坳陷上三叠统须五段陆相页岩层序天然气组分和同位素特征分析的基础上,结合该区实际地质条件的分析,研究了天然气的成因类型、天然气成熟度和天然气的赋存状态。结果表明:须五段天然气主要为烃类气体,甲烷含量、干燥系数变化大;但平均值较低,烷烃同位素具有δ13C1δ13C2δ13C3δ13C4的正常序列分布特点;但甲烷碳同位素值(δ13C1)变化大,在-44.4‰~-27.1‰之间;乙烷碳同位素值明显偏轻,介于-28.1‰~-22.9‰之间。须五段天然气为典型煤型气,具有成熟-中等成熟阶段热成因气的特征;天然气为吸附气与游离气的混合气体,但以吸附气为主,在生产过程中,由于同位素的分馏效应,导致天然气甲烷碳同位素偏重。     

四川西部沉积物中饱和烃单体烃碳同位素研究及其环境意义

通过对四川盆地西部湖泊沉积物样品的单体烃碳同位素值的分析,发现短链烷烃的单体烃碳同位素值与海拔有一个较好的关系：海拔升高,短链烷烃的单体烃碳同位素值升高。通过对数据的分析,认为这种关系是由于大气中二氧化碳分压、温度、降水量等几个环境因素协同作用的结果。另一方面,检验了过去人们对于长链烷烃的认识,随着海拔的升高,长链烷烃单体烃碳同位素值变小。这两方面的对比可以更好地预测海拔变化和环境变化。     

原位动态红外光谱法研究热塑性树脂的热性质

采用原位动态红外光谱法研究全氟磺酸树脂和聚醚醚酮的热性质，实验表明：在实验温度范围内（室温～４００℃）全氟磺酸树脂的主链结构稳定而树脂分子中存在的不稳定端基（－ＣＯＯＨ）则在升温过程中发生分解脱羧和关联反应，聚醚醚酮在室温～４００℃范围内具有较好的热稳定性，但随温度升高，与结晶性质有关的吸收峰发生明显变化，由开始变化的温度存在差异可知，在聚醚醚酮树脂中存在不同类型的晶形结构。     

城市污水污泥热解实验及产物特性

采用外热式固定床热解装置，在250～700℃温度范围内对污水污泥进行了常压热解实验．研究了不同热解终温时固、液、气产物的燃料特性．结果表明，随着热解温度的提高，固体产物挥发分减少，固定碳和灰分增加，在250～450℃挥发分随热解温度变化较快，450～700℃时变化趋缓；固体产物热值在低温段较高，350℃时达到32475．6lkJ／kg，而后随热解温度的升高而降低．通过对热解油状产物性能评价，除N、S含量超标外，其他性能都可满足燃料油的要求（SH0536-95）．根据气相色谱的分析结果，温度在250～450℃时，热解气主要为CO2；在450～700℃时，气体中H2、CH4和CO等可燃气体含量逐渐增加，600℃时气体的热值最高，达到15530kJ／m^3．实际应用中在450～600℃下热解为宜．     

百色盆地第三系浅层气成因类型与形成机制

在分析百色盆地第三系浅层气地球化学特征的基础上，利用天然气的化学组成和稳定碳同位素比值关系对该盆地浅层气的成因类型进行鉴别，同时根据浅层气的赋存状态与空间展布规律，从浅层气的化学组成和碳同位素组成变化特征入手，结合其它地质、地化资料，探讨盆地浅层气的形成机制。认为百色盆地浅层气以烃类气体为主，其中甲烷占优势；甲烷碳同位素组成偏轻，具有生物成因气的碳同位素组成特征。随气藏埋深增加，浅层气中甲烷含量降低，Cz 重烃增多；甲烷碳同位素组成变重；天然气密度升高。盆地浅层气可划分为三种成因类型：生物气、生物气-低熟混合气、油层菌解气。提出盆地具有沉积、成岩过程中的早期成气作用、抬升之后的后期成气作用和晚期复合成藏三种形成机制。     

Determination of carbon isotopic composition of individual light hydrocarbons evolved from pyrolysis of source rocks by using GC-IRMS

The carbon isotopic composition of individual light hydrocarbons generated from source rocks that had been pyrolysed in vacuum glass tube were determined by using the GC-IRMS techniques. The results indicate that abundant CO2 in the pyrolysates has a remarkable effect on the determination of CH4δ13C. Running cryogenically with an initial temperature of -40℃can effectively eliminate the effect. In addition, it conduces to measuring the δ13C of C2+ hydrocarbons by increasing the injection volume and/or absorbing CO2 with the solution of sodium hydroxide.The above measures will help to get the carbon isotopic composition of C1-C7 components, which is of great significance for gas/source rock correlation and for study on the genesis of natural gas.     

Carbon isotopic composition of mantle xenoliths in alkali basalt from Damaping, Hebei

The carbon isotopic composition of CO-2, CO and CH-4 extracted by pyrolysis from spinel lherzolite and black pyroxenolite xenoliths in alkali basalt from Damaping has been measured with GC_MS. The results show that, at heating temperatures from 400 to 1 140℃, the δ 13C of CO-2 and CO is -22‰--27‰, and that of CH-4 -30‰--50‰. The data imply that the magma which was generated in the upper mantle by partial melting in the area has experienced the multistage degassing process, and the δ 13C values represent the carbon isotopic composition of CO-2, CO and CH-4 remaining in it, respectively.     

松辽盆地CO2气藏的形成与分布特征

对松辽盆地已发现的10个CO2气藏气体组分、碳及氦同位素等地球化学特征进行了分析,认为松辽盆地CO2气藏主要为幔源成因,表现的特征主要为8δ>C<,co2>>-8‰,氦的同位素也比较重,R/Ra=1.9～7.2.盆地地质背景及包裹体分析显示,长岭、德惠及古龙等断陷CO2气藏主要为晚期成藏,CO2包裹体主要为晚期气包裹体...     

海拉尔-塔木查格盆地中部断陷带CO2气藏中CO2成因分析

以海拉尔-塔木察格盆地中部断陷带CO2气藏中的CO2为研究对象,通过组分分析、碳同位素及氦、氩同位素分析,结合研究区CO2含量和同位素数据及他人研究成果,利用排除法探讨研究区CO2的成因及来源。结果表明:研究区CO2平均含量大于85%,CO2稳定碳同位素偏轻,δ13CCO2为-13.1‰～-8.8‰,为目前已发现的具有较为特殊碳同位素组成特征的CO2气藏;尽管CO2稳定碳同位素偏轻,但通过排除法可以证明该区CO2为无机成因气的结论最为合理,且CO2应来源于上地幔岩浆脱气。     

球团矿还原的动力学模型分析

基于还原炉控温还原实验,通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型,提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型,得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律,得出结论:CO还原球团矿时,内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大;H2还原球团矿时,内扩散属于速率控制环节;混合气还原球团矿时,反应速率随温度升高而增大,温度低于500℃时,CO浓度增加,反应速率降低,而温度超过500℃后,反应速率则随着CO浓度的增加而增大;混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

Thermal simulation of the formation and evolution of coalbed gas

Thermal simulation experiment of gas generation from the peat and the coals were performed using the high temperature and pressure apparatus, at temperature ranging from 336.8-600℃, a pressure of 50MPa and two heating rates of 20℃/h and 2℃/h, and the evolution and formation of coalbed gas components were studied. Results show that for the coals, the gaseous products are mainly composed of hydrocarbon gases. However, for the peat the content of hydrocarbon gases in gaseous products is lower than that of non-hydrocarbon components. In the generated hydrocarbon gases methane is predominant and heavy hydrocarbon gases (C2-5) are present in small amount. Meanwhile, carbon dioxide (CO2) predominates the generated non-hydrocarbon gases, and hydrogen (H2) and sul-furated hydrogen (H2S) are existent in trace amount. It is also observed that temperature is the main factor controlling the evolution of coalbed gas generation. With increasing vitrinite reflectance, methane rapidly increases, CO2 sightly increases, and C2-5 hydrocarbons first increase and then decrease. The peat and Shanxi formation coal have a higher generative potential of coalbed gases than coals and Taiyuan formation coal, respectively, reflecting the effect of the property of organic matter on the characteristics of coalbed gas component generation. In this study, it is found that low heating rate is favorable for the generation of methane, H2 and CO2, and the decomposition of C2-5 hydrocarbons. This shows that heating time plays an important controlling role in the generation and evolution of coalbed gases. The results obtained from the simulation experiment in the study of coalbed gases in natural system are also discussed.     

温度对天然焦蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验装置(φ50 mm、高1.6 m)上,考察了温度对沛城煤矿天然焦蒸汽气化产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分的影响,并与ASPEN PLUS模拟结果进行了对比.实验结果表明:反应温度是影响气化反应的主要因素,温度升高,煤气组分中H2和CO2含量下降,CO含量增加;当气化反应温度从850 ℃提高到1 000 ℃,碳转化率从10.25%提高到47.76%,产气量增加了4.3倍;H2和CO2的含量由63.0%和25.0%减少到59.8%和20.2%,CO含量由9.6%增加到18.5%;煤气热值从8.87 MJ/m3增加到了9.33 MJ/m3.应用ASPEN PLUS软件模拟天然焦-蒸汽气化反应过程,同时考虑碳转化率,其模拟结果与实验数据接近,误差在可接受范围内,因此ASPEN PLUS模拟对系统设计与优化具有参考意义.     

燃气干衣机半预混旋流燃烧器的一氧化碳排放影响分析

设计一款以丙烷为燃料,适用于燃气干衣机的半预混旋流燃烧器.采用实验测量与数值模拟的方法,研究不同燃气流量和挡环高度对其CO排放的影响.研究表明:在工况中,燃气流量增加使一次空气系数下降,CO生成速率上升,故增加燃气流量后CO浓度升高;挡环主要影响燃烧器头部周围二次空气流场和火焰温度场,增加挡环高度后燃气空气混合程度上升,烟气温度升高;当燃气流量为0.207 m³·h^-1,挡环高度分别为3,11,16 mm时,CO的实测体积比折算值分别为319,242,199 cm³·m^-3,因此,增加挡环高度后CO减排效果明显.模拟结果显示:当燃烧器挡环高度为20 mm时,CO的排放量最低.     

入口气组分对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程的影响

考察了Ni--Yb/γ--Al2O3(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO2、H2和CH4)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO2入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO2或H2进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH4代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H2对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH4不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO2时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO2对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响.