富油煤钻井式地下原位热解提取煤基油气资源的几个关键问题 被引量：15

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作者 付德亮 段中会 +4 位作者 杨甫 马丽 王振东 田涛 贺丹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1759-1772,共14页

富油煤是一种具有油气资源属性的特殊煤炭资源,开发富油煤所蕴含的煤基油气资源,实现煤炭这一高碳资源的低碳利用,对于保障国家能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。钻井式富油煤地下原位热解是在工程钻井的基础上,通过煤层人造裂... 富油煤是一种具有油气资源属性的特殊煤炭资源,开发富油煤所蕴含的煤基油气资源,实现煤炭这一高碳资源的低碳利用,对于保障国家能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。钻井式富油煤地下原位热解是在工程钻井的基础上,通过煤层人造裂缝,实现多口钻井的连通,然后利用电加热或气体热载体加热等技术加热煤层,使富油煤热解产生油气资源,并在抽采井完成油气采集。目前,煤层加热方式、煤层热解温度、储层改造技术、热解油气的高效抽采等问题亟待解决。(1)反应热加热、传导加热、辐射加热等在富油煤地下原位加热应用中均存在不同缺陷,以气体热载体加热为主的对流加热方式更加适用,但是针对不同的地质条件,优选经济安全的载热流体,营造高效的热解氛围尚需要开展针对性的研究工作。多种加热方式相互配合,有望成为富油煤地下原位加热方法的突破方向。(2)350~450℃是目前普遍较为认可的高效热解温度,但是不同煤质特征以及不同热解氛围,其相应的优势热解温度区间略有不同,富油煤热解的化学热力学和动力学研究是科学预测热解温度的有效手段。(3)在储层改造方面,水力压裂技术、超临界CO_(2)压裂技术和液氮致裂技术,在富油煤地下原位热解应用中均具有一定的适应性,但同时也不同程度的存在一些缺陷,对于不同的地质条件而言,需要做具体客观的评价方可确定相适应的技术手段。可控冲击波技术在岩层致裂方面具有高效可控的优势,未来有望在本领域得到广泛应用。(4)富油煤热解产生的可燃气体以CH_(4)、H_(2)、CO为主,同时伴随较高含量的CO_(2),易于直接抽采,而热解油为高密度、高黏度的煤焦油,其凝结温度高,180℃以下便会大量凝结,存在井筒堵塞的风险,针对性的制定抽采井温压保持方案,是提高热解产物抽采效率的关键所在。此外,未来研究工作中,有关富油煤地下原位热解地质工程一体化综合评价、原位热解反应进程监测、全过程数值模拟等系统性问题同样需要重点关注。 展开更多

关键词 富油煤 原位热解 油气资源 热解工艺 综合评价

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半焦煤的燃烧及综合利用研究

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作者 吴燕 董颖涛 徐静 《科学技术创新》 2022年第32期1-4,共4页

在对比褐煤与烟煤裂解特性和燃烧特性的基础上,选择综合性能更优的褐煤作为原材料,采用管式炉制取半焦煤。并对比了褐煤煤粉与半焦煤的燃烧特性,结果表明半焦煤的着火温度更高、最大反应速率偏低,燃烧特性较差。随后选择半焦煤的吸附特... 在对比褐煤与烟煤裂解特性和燃烧特性的基础上,选择综合性能更优的褐煤作为原材料,采用管式炉制取半焦煤。并对比了褐煤煤粉与半焦煤的燃烧特性,结果表明半焦煤的着火温度更高、最大反应速率偏低,燃烧特性较差。随后选择半焦煤的吸附特性和富氧燃烧特性作为研究指标,分别进行试验对不同类型半焦煤的特性展开了研究。结果表明,在氧浓度为40%时,600℃半焦煤的着火温度与煤粉接近,燃烧效果达到最优;在裂解温度为800℃时制取的半焦煤,吸附特性最优。在工业生产中,可根据半焦煤利用方向的不同,调节半焦煤的制取温度和反应氧浓度,从而获得利用价值更高的半焦煤产品。 展开更多

关键词 半焦煤 裂解反应 吸附特性 富氧燃烧特性

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地埋管地源热泵系统运行性能实测分析

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作者 赵安军 周欣雨 +2 位作者 张育平 米璐 张若然 《暖通空调》 2025年第2期51-59,共9页

本文基于实际能源站对其地埋管地源热泵系统进行了一个供冷季的现场测试,计算了耗电输冷比、效率、能效比等指标。分析了热泵机组能效比低的原因,提出了优化运行策略,并在实际应用中验证了优化策略的效果。结果表明:系统各设备均运行在... 本文基于实际能源站对其地埋管地源热泵系统进行了一个供冷季的现场测试,计算了耗电输冷比、效率、能效比等指标。分析了热泵机组能效比低的原因,提出了优化运行策略,并在实际应用中验证了优化策略的效果。结果表明:系统各设备均运行在高效区内,热泵机组能效比保持在4以上,地源侧与用户侧的水泵效率分别提升21.13%、23.68%,耗电输冷比的平均值降低至0.029,共节约电能85205.1 kW·h;保证用户舒适性的同时降低了运营成本,增强了系统的可靠性、灵活性、高效性与经济性。 展开更多

关键词 浅层地热 地埋管地源热泵 能源监测 运行性能 运行策略 耗电输冷比

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力-热耦合作用下神府富油煤原位热解提油产物分布特性

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作者 郭伟 俞尊义 +8 位作者 杨盼曦 王晶 杨甫 李红强 高琨 马丽 敬庆文 杨伯伦 吴志强 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期143-151,共9页

针对富油煤地下原位热解提油面临高地应力、地质情况复杂以及热解产物分析困难等挑战,设计搭建高温三轴试验装置模拟富油煤地下原位热解工况。试验装置包括高温高压供气模块、原位热解模块、伺服控制模块以及产物分离冷却模块。以陕北... 针对富油煤地下原位热解提油面临高地应力、地质情况复杂以及热解产物分析困难等挑战,设计搭建高温三轴试验装置模拟富油煤地下原位热解工况。试验装置包括高温高压供气模块、原位热解模块、伺服控制模块以及产物分离冷却模块。以陕北神府富油煤为研究对象,基于高温三轴试验装置模拟了不同埋深深度下的高温高压热解试验。高温三轴仪能够提供0~15MPa的轴压(埋深深度0~600m),应力加载响应迅速并且在热解过程中能够保持稳定。试验时高温三轴仪可以加热煤样中心温度至600℃左右,能够实现富油煤在设定的温度下进行热解试验。模拟埋深深度从100m增加到300m,轴压从2.45MPa增加到7.35MPa,热解半焦产率从67.70%升至68.04%,焦油产率呈现先升高后下降趋势,最高为6.50%。埋深增加时焦油中轻油、酚油含量逐渐增加,分别从19%和9.5%增加至25%和12%;沥青在焦油中的比例从25%降低到20%;芳香烃含量从32%升高至38%,脂肪烃含量从28.5%降低到19.3%。煤层渗透率随地应力增加而降低,阻碍热解过程中的传热和传质,导致富油煤热解产物停留时间增加,焦油二次反应,长链脂肪烃化合物发生断裂转化为小分子化合物,甲基、亚甲基同样不断脱出;另一方面应力促进了焦油分子缩合反应的发生,多环芳烃的含量迅速提高。地应力增加提高了轻质芳烃及焦炭的产率,焦油品质向轻质化提升。 展开更多

关键词 富油煤 地下原位热解 高温三轴仪 焦油轻质化

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鄂尔多斯盆地西南缘延长组断缝体特征及对油藏的调控作用 被引量：9

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作者 尹帅 田涛 +6 位作者 李俊鹿 王瑞飞 周雪 李玉蓉 柳伟明 李香雪 张磊 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页

鄂尔多斯盆地西南缘断缝体发育,针对断缝体对延长组油藏甜点分布控制作用的研究有待深化。利用大量的地震及测井解释结果,从断缝体演化机制角度对断缝体特征进行精细描述,进而系统探讨断缝体对油气的调控作用。研究结果表明,鄂尔多斯盆... 鄂尔多斯盆地西南缘断缝体发育,针对断缝体对延长组油藏甜点分布控制作用的研究有待深化。利用大量的地震及测井解释结果,从断缝体演化机制角度对断缝体特征进行精细描述,进而系统探讨断缝体对油气的调控作用。研究结果表明,鄂尔多斯盆地西南缘发育直立走滑断裂,多具有“Y”字型、花状及负花状结构,且断裂常穿过白垩系底、延安组底、长7油层组底等界面,向下则插入基底。部分断裂仍具有早期逆断性质,表明断裂在后期反转程度不彻底。主断裂在不同部位具有不同的形态及偏移量,剖面上表现为张扭及压扭性质的循环转变,平面上则表现为不同类型断裂组合形式的交替出现。构建了断缝体中走滑断裂的发育模式,走滑断裂具有典型的多期活动、继承发育的特征。长8油层组主要发育垂直缝及水平层理缝,水平层理缝的发育频率为62.5%,垂直缝的发育频率为37.5%,且垂直缝含油级别相对较高。裂缝主要发育于分流河道细砂岩。当距主断裂距离大于1.25~1.5 km时,裂缝发育程度急剧降低,存在断缝体边界;在该边界范围内,厚度小于6 m的单砂体裂缝较为发育,当单砂体厚度超过6m,裂缝发育程度急剧降低。所构建的基于沉积(基础)、构造(主导)及裂缝(见效)的指标体系可以有效预测研究区长8油层组断缝体油藏有利区。 展开更多

关键词 断缝体 有利区预测 走滑断裂 延长组 指标体系

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中深层地热井地温影响规律及预测方法 被引量：2

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作者 张育平 张斯佳 +3 位作者 马真迪 刘俊 贾国圣 金立文 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期114-122,共9页

中深层地热井初始地层温度、原始地温梯度是影响中深层地热井换热量计算的重要参数,在完井后短时间内所测得的井温并不能真实反映初始地层温度,也不能反映原始地温梯度。为准确地获取初始地层温度、原始地温梯度,通过分析测井数据发现... 中深层地热井初始地层温度、原始地温梯度是影响中深层地热井换热量计算的重要参数,在完井后短时间内所测得的井温并不能真实反映初始地层温度,也不能反映原始地温梯度。为准确地获取初始地层温度、原始地温梯度,通过分析测井数据发现由于钻探过程中钻井液循环致使井筒内部上下温差变小,导致未静井时获取的地温梯度偏低,需要增加静置时间才能保证所测初始地温的准确性和可靠性,但在实际工程中长时间增加钻孔静置时间是难以实现的。结果表明:通过对钻井液循环过程中传热分析可以获得钻柱内钻井液温度与地温梯度的关系式;在建立钻井液与地层瞬态传热解析解模型的基础上,计算出静置较短时间后井内钻井液温度,获得其与完井后所测试的井内钻井液温度的相关系数,可以快速地计算出原始地温梯度、初始地层温度。通过与文献中数据以及测井结果对比,验证了所提出方法的准确性,可为中深层地热井与岩层换热的分析提供准确数据,对中深层地热井换热性能研究具有实际意义。 展开更多

关键词 中深层 钻探 初始地温 原始地温梯度 换热 解析解

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基于AHP熵权TOPSIS模型的矸石充填方案评价和优选研究 被引量：1

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作者 张丽维 侯恩科 +2 位作者 段中会 付德亮 贺丹 《中国煤炭》 北大核心 2024年第5期120-126,共7页

煤矸石井下充填是近年来发展起来的矸石绿色处置方法,但不同的充填开采工艺并没有相关的标准、规范,尚未建立完善的评价体系。依据《煤矿充填开采工作指导意见》,针对陕北生态脆弱区本地特点,根据陕西小保当矿业有限公司矸石充填施工方... 煤矸石井下充填是近年来发展起来的矸石绿色处置方法,但不同的充填开采工艺并没有相关的标准、规范,尚未建立完善的评价体系。依据《煤矿充填开采工作指导意见》,针对陕北生态脆弱区本地特点,根据陕西小保当矿业有限公司矸石充填施工方案,提出了基于多因素指标构建的煤矸石充填评价体系。为了使评价指标权重分配合理,采用层次分析法和熵权法相结合的主客观综合赋权法,在兼顾到陕北地区生态环境突出问题的同时减少主观性,使赋权结果科学、合理。最后,将组合赋权结果运用到TOPSIS模型进行决策分析,科学评判出最优施工方案,最终认为地面钻孔充填为最优方案,并实施了200万t/a的煤矸石充填实例进行验证,得出了煤矸石充填的综合成本值。 展开更多

关键词 矸石充填 绿色施工 AHP 熵权法 TOPSIS模型

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陕北地区煤矸石处理方案对比研究——以小保当煤矿为例

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作者 张丽维 张廷会 +2 位作者 高博 付德亮 贺丹 《陕西煤炭》 2024年第4期60-65,共6页

煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一,其危害性巨大。为了有效处理小保当煤矿大量的矸石,结合该矿煤矸石特性等情况,对比分析目前已有的煤矸石综合利用和处理方法的特点、处理效率和适用条件等,提出适合该区域的煤矸石高效规模... 煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一,其危害性巨大。为了有效处理小保当煤矿大量的矸石,结合该矿煤矸石特性等情况,对比分析目前已有的煤矸石综合利用和处理方法的特点、处理效率和适用条件等,提出适合该区域的煤矸石高效规模化处理技术,即建议优选井下充填方案。根据煤矿地面现状、地质情况、开采地质条件、地下空间分析等进一步进行适宜性评价,表明地面钻孔对采空区注浆充填是可行的。该方案能够科学合理的利用煤矿地下空间来解决矿井固废处理难题,从而消纳大体量煤矸石,解决煤矿面临的煤矸石处置难题,还能够为其他矿井提供重要借鉴。 展开更多

关键词 煤矸石 综合处理 井下充填 注浆充填 钻孔布置

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中深层U型对接井取热能力影响因素显著性分析 被引量：8

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作者 张育平 刘俊 +2 位作者 王沣浩 蔡皖龙 韩元红 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1473-1480,共8页

文章根据中深层U型对接井换热原理,建立了数值换热模型。基于正交分析方法,对U型对接井取热能力影响因素开展显著性分析。研究结果表明:在众多因素中,影响程度由大到小依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩土导热系数、水平长度、岩... 文章根据中深层U型对接井换热原理,建立了数值换热模型。基于正交分析方法,对U型对接井取热能力影响因素开展显著性分析。研究结果表明:在众多因素中,影响程度由大到小依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩土导热系数、水平长度、岩土密度、循环流量、岩土比热容,且地温梯度、埋管深度的影响程度远高于其他参数。前4个因素具有高度显著的影响,在U型对接井供暖项目中,对地热地质条件尤其是地温梯度和岩土导热系数进行准确地测定与计算是十分必要的。U型对接井换热长度一定的条件下,增加埋管深度更有利于热提取。在满足热泵机组的运行要求下,应尽可能降低U型对接井入口水温,从而提高其取热能力,循环流量调节可作为控制U型对接井出口水温的辅助方法。 展开更多

关键词 取热能力 显著性分析 中深层 U型对接井

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中深层地热能套管井取热影响因素分析 被引量：8

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作者 张育平 刘俊 +4 位作者 王沣浩 周聪 韩元红 薛宇泽 刘博洋 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期918-925,共8页

为厘清运行参数、地质参数以及管井参数对中深层地热能套管井取热能力的影响程度,基于FLUENT模拟软件建立中深层地热能套管井数值换热模型,开展换热实验测试验证模型的准确性。结合正交试验方法分析取热影响因素的显著性。结果表明:根... 为厘清运行参数、地质参数以及管井参数对中深层地热能套管井取热能力的影响程度,基于FLUENT模拟软件建立中深层地热能套管井数值换热模型,开展换热实验测试验证模型的准确性。结合正交试验方法分析取热影响因素的显著性。结果表明:根据影响程度由大到小排序依次为地温梯度、埋管深度、入口温度、岩层导热系数、循环流量、内管导热系数、岩层密度、岩层比热容、内管壁厚、内管外径、外管壁厚、外管外径,且地温梯度与埋管深度的影响程度明显高于其它因素。由F值检验得到地温梯度、埋管深度、入口温度、岩层导热系数的F值分别为60.92,57.91,18.03,8.96,具有高度显著的影响,其作为中深层地热能套管井取热能力设计评估中的主控因素。 展开更多

关键词 地热 套管井 影响因素 显著性 中深层

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地源热泵系统能效提升途径 被引量：5

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作者 张育平 杨潇 +3 位作者 刘俊 刘博洋 汤伏蛟 谭忆秋 《油气藏评价与开发》 CSCD 2023年第6期726-740,共15页

浅层地热可被用于路面融雪除冰,建筑供热、制冷等。闭环垂直地埋管是浅层地热资源利用最常见形式,其在终端负荷作用下与岩土体进行热量交换。单根地埋管获取地热资源能力有限,多根埋管组合形式(地埋管群)被广泛应用于地源热泵系统。然而... 浅层地热可被用于路面融雪除冰,建筑供热、制冷等。闭环垂直地埋管是浅层地热资源利用最常见形式,其在终端负荷作用下与岩土体进行热量交换。单根地埋管获取地热资源能力有限,多根埋管组合形式(地埋管群)被广泛应用于地源热泵系统。然而,地下温度场受管群与岩土换热性能影响,在设计、运行等不合理条件下可导致岩土体温度场不平衡,进而造成地源热泵系统能效降低,甚至失效。因此,管群设计、运行等方案优化是解决地温场不平衡问题的必要途径。基于国内外相关研究成果,梳理管群优化设计方法、储能和去能方法、辅助热源和冷源方法、运行控制策略。其中,管群优化设计方法主要聚焦管群间距设计、排布方式等;储能和去能方法主要介绍利用太阳能、工业废热等外部热源和冷源对地下岩土体进行加热和降温等的最新研究成果;辅助热源和冷源部分重点介绍太阳能、冷却塔等在地源热泵系统中的应用;运行控制策略主要分析地源热泵系统运行控制方案,包括峰点冷热负荷运行、间歇性运行、分区运行、系统控制策略等方案。总结了管群优化设计方法、运行控制策略等,剖析了各方案的优点与不足,可为管群岩土体温度场不平衡解决方案与地源热泵系统能效提升途径提供参考。 展开更多

关键词 地热能 地埋管群 地温场 储能 辅助热源和冷源 运行策略

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中深层同轴套管井取热损失分析与内管保温影响研究 被引量：2

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作者 刘博洋 刘俊 +2 位作者 张育平 张廷会 周聪 《区域供热》 2023年第5期1-9,共9页

针对中深层同轴套管井存在的热损失现象,开展了取热损失分析,并探究内管保温对套管井换热性能和机组选型的影响。研究结果表明:套管井底部取热量高于实际取热量,在热提取期间的取热损失比基本不随时间发生变化。在套管井运行流速较低、... 针对中深层同轴套管井存在的热损失现象,开展了取热损失分析,并探究内管保温对套管井换热性能和机组选型的影响。研究结果表明:套管井底部取热量高于实际取热量,在热提取期间的取热损失比基本不随时间发生变化。在套管井运行流速较低、地质参数较高和套管井长度较大的条件下,取热损失更大,但仍具有取热潜力。内管保温可以提升套管井的换热性能,且当套管井承担更多供热负荷的情况下,内管保温作用更明显。对内管进行保温后,运行流量的减小会导致套管井出口温度升高、入口温度降低,故对内管保温的套管井进行供热能力评估时,应综合进、出口水温对运行要求和能效的影响来决定,采用小流量运行时应考虑进行大温差热泵机组选型。 展开更多

关键词 中深层 地热 同轴 换热 保温

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中深层同轴套管井热提取模式下沿程温度分布特性研究

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作者 刘博洋 刘俊 +2 位作者 张育平 陶鹏飞 周聪 《区域供热》 2023年第4期55-63,共9页

根据中深层同轴套管井换热原理建立传热模型,开展热提取模式下的沿程温度分布特性研究。结果表明:在热提取过程中,内管中的流体温度沿着流动方向不断下降,且在供暖季前期的下降程度更大。在运行流速较低时,井底流体温度较高,流速在0.3 m... 根据中深层同轴套管井换热原理建立传热模型,开展热提取模式下的沿程温度分布特性研究。结果表明:在热提取过程中,内管中的流体温度沿着流动方向不断下降,且在供暖季前期的下降程度更大。在运行流速较低时,井底流体温度较高,流速在0.3 m·s^(-1)条件下的井底温度与0.7 m·s^(-1)时的温度相比提高了19.4℃,但由于内管流体温度的下降程度较大,导致出口温度优势不明显。套管井长度越大,内管流体温度的下降程度就越大,长度由1500 m增加至3000 m时,内管流体温度损失由1.5℃增加至10.7℃。因此,在流速较低或套管井长度较大时,内管做好保温措施有助于提升热提取能力。此外,由于热提取期间套管井周围的岩土体温度不断下降,以及受运行工况的影响,流体无法与较深处的高温岩土体实现充分换热,套管井的出口温度会低于较深处中深层岩土体未被干扰时的温度。在众多热提取因素中,套管井的沿程温度分布受入口水温、运行流速、套管井长度、岩土体导热系数和地温梯度的影响较大,其与入口温度基本呈线性相关,运行流速和套管井长度对深部位置的温度分布影响更明显,在岩土体导热系数和地温梯度较高的条件下,内管中流体温度的下降程度较大。 展开更多

关键词 中深层 套管井 传热 流体温度

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四川盆地二叠系大隆组页岩芳烃热演化规律及成熟度意义

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作者 张存杨 张小涛 +6 位作者 刘岩 杨佳佳 孙玮琳 沈斌 徐学敏 许智超 田涛 《石油实验地质》 2025年第3期580-592,共13页

中国南方古生代海相页岩具有重要的油气勘探意义,然而,由于海相沉积中普遍缺乏高等植物来源的有机质(镜质体),导致其成熟度厘定存在明显的不确定性。对四川盆地广元地区二叠系大隆组页岩进行了生排烃热模拟实验,探索芳烃成熟度参数在高... 中国南方古生代海相页岩具有重要的油气勘探意义,然而,由于海相沉积中普遍缺乏高等植物来源的有机质(镜质体),导致其成熟度厘定存在明显的不确定性。对四川盆地广元地区二叠系大隆组页岩进行了生排烃热模拟实验,探索芳烃成熟度参数在高—过成熟阶段的适用性,通过气相色谱—质谱法(GC-MS)对热模拟后固体样品的芳烃萃取物进行分析。结果显示,四川广元上寺地区大隆组页岩热模拟残留油含有萘、菲、屈、苯并(a)蒽、硫芴、联苯、氧芴、芴、萤蒽、芘、蒽、三芳甾烷等丰富的芳烃化合物。大多数芳烃成熟度参数随模拟温度在升高过程中出现了拐点,且参数值在拐点前后显示不同的变化趋势,表明这些芳烃成熟度参数具有特定的适用范围。其中,芳烃成熟度参数(如MNR、DNR、MPI3、DPR、F1、F2、MDR、DBDBT2)可用于评价成熟—高成熟阶段(0.8%<Easy Ro<2.5%)页岩的成熟度,而PMNr则更加适用于评价高—过成熟阶段(2.5%<Easy Ro<4.5%)的页岩。研究发现,C-2 DBF-1/MDBF-1和C-2 DBF-2/MDBF-1这两个参数对评价成熟—过成熟阶段(0.8%<Easy Ro<4.5%)的页岩有很好的效果,尤其在高温演化阶段与温度的相关性更强,这表明它们在评价高—过成熟页岩方面具有潜力。 展开更多

关键词 页岩 生排烃热模拟实验 芳烃成熟度参数 拐点温度 二苯并呋喃 大隆组 四川盆地

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