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。     

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。     

开放体系下干酪根生烃动力学研究

以生烃动力学方法对烃源岩进行定量评价是近些年发展起来的一种新方法。通过对Ⅰ、Ⅱ型干酪根在开放体系下的热解模拟实验,研究了Ⅰ、Ⅱ型干酪根热解生烃演化特征,获得了Ⅰ、Ⅱ型干酪根的生烃动力学参数。Ⅰ型干酪根生烃的活化能分布范围为230~276kJ?mol-1;Ⅱ型干酪根活化能分布范围为234~276kJ?mol-1。在此基础上,结合专用Kinetics软件,将此动力学参数应用于实际地质中。结果表明,Ⅰ型干酪根主要生烃期在130~180℃（Ro在0.80%~1.63%）;Ⅱ型干酪根主生烃期在141~177℃（Ro在0.92%~1.56%）。生烃动力学方法可较好地将实验数据外推到地质实际过程,在烃源岩评价与勘探中具有广泛的应用价值。     

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.     

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。     

伊通盆地生烃动力学及其地质意义

伊通盆地目前的油气勘探结果显示:盆地南部的莫里青断陷有机质倾向于生油,北部的岔路河断陷更倾向于生气,中部的鹿乡断陷介于二者之间;该地区原油密度较低,属于轻质油的范围,其中莫里青断陷和鹿乡断陷的原油密度相当,岔路河略低一些。3个断陷在油气比例和油质等方面存在差异。从生烃动力学角度,通过3个断陷的泥质烃源岩样品在PY-GC开放体系下的热模拟实验,取得热解产物C1~5、C6~13和C14+组分的动力学参数,结合生烃动力学软件进行最优化计算,模拟了具体地质条件下的成烃规律。结果表明:总体上看,3个断陷重质油的活化能分布明显窄于生气和轻质油,生气略宽于生轻质油。比较而言,莫里清断陷生气、轻质油活化能分布范围最为集中,生轻质油的转化速率较大;岔路河断陷生气、轻质油的活化能分布最宽,生轻质油的转化速率较小,鹿乡断陷介于二者之间;莫里青和鹿乡断陷重质油活化能分布范围和转化速率接近,均大于岔路河断陷。动力学参数特征很好地解释3个断陷在油气勘探结果上的差异。     

盐水介质中煤的早期热解生烃特征和动力学

利用高压釜反应装置,在水介质下对繁峙褐煤进行了低演化阶段的热压模拟实验,考察了碳酸钠盐水介质对热解产物生成过程的影响,探讨了产物的生成特征及动力学.盐水介质的存在,对褐煤热解生烃过程具有一定的催化作用,提高了气态产物和热解沥青的收率,而对热解沥青的进一步热解生油过程几乎没有影响.动力学计算结果表明,在100 ℃的地质温度下,碳酸钠介质的存在,可使气态产物和热解沥青的生成速率提高50%～100%.碳酸钠碱性水介质的催化作用,可借助于溶剂效应和电子诱导效应理论进行初步的解释.     

盐水介质中煤的早期热解生烃特征和动力学

利用高压釜反应装置，在水介质下对繁峙褐煤进行了低演化阶段的热压模拟实验，考察了碳酸钠盐水介质对热解产物生成过程的影响，探讨了产物的生成特征及动力学。盐水介质的存在，对褐煤热解生烃过程具有一定的催化作用，提高了气态产物和热解沥青的收率，而对热解沥青的进一步热解生油过程几乎没有影响。动力学计算结果表明，在１００℃的地质温度下，碳酸钠介质的存在，可使气态产物和热解沥青的生成速率提高５０％～１００％．碳酸钠碱性水介质的催化作用，可借助于溶剂效应和电子诱导效应理论进行初步的解释。     

湖相碳酸盐烃源岩热解生烃特征

湖相碳酸盐岩的生烃研究较为薄弱,但具有重要的勘探与理论意义.选择酒西盆地青西凹陷2种岩性的湖相烃源岩——泥岩和泥质白云岩进行热解模拟实验,对比分析了2种不同岩性湖相烃源岩的生烃过程,并建立了它们各自的生烃模式.实验结果表明,泥质白云岩生烃高峰明显晚于泥岩,即甲烷产量峰值较泥岩后移,液态烃的生烃高峰出现在高温演化阶段,具有晚期生烃的特点.对于湖相碳酸盐岩生油盆地,2套湖相烃源岩的生烃模式不同,生烃高峰期亦不同,门限深度不能一概而论.     

盐水介质中煤的早期热解生煤特征和动力学

利用高压釜反应装置，在水介质下对繁峙褐煤进行了低演化阶段的热压模拟实验，考察了碳酸盐钠水介质对热解产物生成过程的影响，探讨了产物的生成特征以及动力学，盐水介质的存在，对褐煤解生烃过程具有一定的催化作用，提高了气态产物和热解沥青的收率，而对热解沥青的进一步热解生油过程几乎没有影响，动力学计算结果表明，在１００℃的地质温度下，碳酸钠提质的存在，可使气态产物和热解沥青的生成速率提高５０％～１００％，碳酸     

加水热解条件下煤正构单体烃的生排特征

对加水热解条件下煤的生排烃特征进行了分析，煤的正构单体烷烃排烃效率与实际地质情况下排烃效率有差异。因此，煤加水热解条件下的排烃效率不能直接用于实际的地质情况，而应当与具体的情况结合起来加以修正才可应用。煤的液态产物正构单体烷烃中基本以低碳数部分为主，高峰产率碳数集中于Ｃ１４以下，而这部分烃在一般的氯仿沥青“Ａ”抽提过程中他。并且分子越小，损失越多，因而在利用一般的氯仿沥青“Ａ”数据计算生烃量、排烃     

加水热解条件下煤正构单体烃的生排特征

对加水热解条件下煤的生排烃特征进行了分析，煤的正构单体烷烃排烃效率与实际地质情况下排烃效率有差异，因此，煤加水热解条件下的排烃效率不能直接用于实际的地质情况，而应当与具体的情况结合起来加以修正才可应用。煤的液态产物正构单体烷烃中基本以低碳数部分为主，高峰产率碳数集中于Ｃ１４以下，而这部分烃在一般的氯仿沥青“Ａ”抽提过程中基本都损失了。并且分子越小，损失越多，因而在利用一般的氯仿沥青“Ａ”数据计算生烃量、排烃量和资源量时，应对轻质烃部分进行适当的校正。各正构单体烷烃的排烃特征不一致，产率较高的Ｃ９－Ｃ１２排烃效率较低，Ｃ１３－Ｃ３０部分正构单体烷烃的排烃效率却较高，Ｃ８以下的低碳数部分排烃效率也高。     

海相碳酸盐岩和泥岩生烃动力学特征对比分析

选取三塘湖灰岩和下马岭页岩分别代表海相泥岩和海相碳酸盐岩开展开放体系下的生烃动力学实验,动力学模拟结果表明三塘湖灰岩成油、成气活化能基本为单一活化能分布,下马岭页岩活化能呈现多活化能分布的特点。将两样品的动力学参数结合塔里木盆地满东1井区埋藏史-热史进行地质应用,结果表明海相碳酸盐岩的生油门限（2000m）较海相泥岩的生烃门限（3000m）浅,但在5000m以前,海相泥岩的生油速率较慢;而海相碳酸盐岩的生气门限比海相泥岩的生气门限大,在6000m左右二者都达到生气高峰,但碳酸盐岩的成气转化率增加速率比较大。     

惠民凹陷煤岩生烃动力学及勘探有利区预测

在分析烃源岩平面发育、丰度、类型及成熟度基础上,采用高压釜模拟实验与动力学模型融合的方法,结合构造演化史研究,定量模拟惠民凹陷石炭-二叠系煤岩生气过程,预测有利勘探区。惠民地区石炭-二叠系煤岩地层中有机质以Ⅲ型为主,属于高丰度、生气为主的烃源岩,并进入成熟-高成熟阶段,具有良好的生气基础;该煤岩具有2次生气特征:分别发生于260～200 Ma B.P.和80～55 Ma B.P.,累计生气率达75%,并与包裹体测温结果显示的成藏期一致。济阳地堑带东侧的白桥断层附近、曲堤潜山构造带的东北部构造高点和局部高点部位、西南缓坡带靠近气源区的小型气藏及王判镇潜山带的规模小、丰度高的"甜点"型气藏应该是勘探的重点目标。     

东营凹陷烃源岩低温催化酯水解生烃动力学研究

选用十八烷酸甲酯为模型化合物,以东营凹陷沙三和沙四烃源岩为载体,采用动力学方法考察了盐度、pH值、温度和压力对脂肪酸酯水解生烃反应的影响,求得了反应动力学参数.结果表明,烃源岩对脂肪酸酯水解生烃反应具有催化作用,与沙四烃源岩相比,沙三烃源岩作用下酯的水解反应活化能要大,这与烃源岩中的粘土含量有关.     

东营凹陷烃源岩低温催化酯水解生烃动力学研究

选用十八烷酸甲酯为模型化合物，以东营凹陷沙三和沙四烃源岩为载体，采用动力学方法考察了盐度、pH值、温度和压力对脂肪酸酯水解生烃反应的影响，求得了反应动力学参数。结果表明，烃源岩对脂肪酸酯水解生烃反应具有催化作用，与沙四烃源岩相比。沙三烃源岩作用下酯的水解反应恬化能要大，这与烃源岩中的粘土含量有关。     

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。     

柴达木盆地西部第三系烃源岩生烃动力学研究

对柴达木盆地西部第三系烃源岩进行了生烃动力学模拟实验,使用氯仿对产物抽提,结果表明抽提物的生成量不符合经典的生烃动力学规律,无法采用动力学方程模型进行分析,这可能是由于模拟实验中产生了有机酸盐的缘故.柴西烃源岩模拟实验中抽提物的生成可以概括为有机母质一有机酸盐一抽提物和有机母质一抽提物两条途径.