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沁水盆地山西组煤岩的生气热模拟实验研究(3)

人气指数: 发布时间:2014-12-02 10:44  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 董泽亮等
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  1) 煤岩热模拟过程中的成熟度演化:镜质组反射率(Ro)作为成熟度的有效指标,由于其具有不可逆性,故无论在连续升温实验中,还是在实际的自然演化剖面中,只要达到更高的热演化条件,镜质组反射率Ro就会增大[18]。温度对镜质组反射率Ro的增大起着决定性的作用,热模拟实验分析表明,随着模拟温度的升高,残渣煤岩样品的镜质组反射率Ro逐渐增大(见图5)。实验结果显示,镜质组反射率Ro与模拟温度t之间呈现很好的指数关系:Ro=0.1208e0.0052t。高温有利于有机质分子重排,促进有机质芳核稠化和石墨化,煤岩的成熟度增加越来越快。但是,由于相同温度时热模拟实验条件下的Ro增大往往比自然演化剖面的要快[6]24,为了把热模拟实验结果和自然剖面的热演化特征进行对比,故需要把模拟实验中各温度点残渣煤样的实测镜质组反射率Ro进行校正[19]。

  t/℃

  2) 煤岩在热模拟过程中的生气模式:沁水盆地山西组煤岩产气量大,最大烃气产率为226m3/t,甲烷产率超过130 m3/t。总气烃产率随演化程度升高,表现出“两急两缓”的增加模式(见图6)。Ro在0.65%~0.9%正好处于生油高峰期,湿气产率较高,与重烃的热解有关,总烃气产率显著增高;Ro在0.9%~1.6%,甲烷产率迅速增加,而此时湿气产率则在迅速下降,总烃气继续缓慢增加;Ro在1.6%~2.7%,甲烷产率平稳增大,重烃以及湿气产率较低,此时总气产率增加主要为甲烷贡献,总气烃产率在此阶段也缓慢增加;Ro在2.7%~3.4%,甲烷产率继续增加,此时氢气产率也迅速增大,总烃气(包含氢气)产率迅速增大。由此伴随着甲烷和湿气以及氢气随着演化程度的加深,完整地呈现出“两急两缓”的增加模式。其主生气期为热模拟温度450~600 ℃之间,相应的Ro为1.2%~2.7%。

  1) 沁水盆地山西组煤岩(腐殖煤)有机质成熟度较高(Ro为0.86%),封闭高压釜热模拟实验可以产生大量的气态烃(产率高达226 m3/t),高演化阶段以产甲烷为主,仍是良好的生气源岩。

  2) 温度影响沁水盆地煤岩有机质热解气组分碳同位素值的变化。 300 ℃以上, 热模拟温度越高, 热解气组分碳同位素值越大。 甲烷、 乙烷和丙烷碳同位素值符合正碳同位素系列规律, 具有δ13C1<δ13C2<δ13C3的特征。

  3) 沁水盆地山西组煤岩的镜质组反射率Ro与热模拟温度t之间呈现明显的指数关系,其关系式为Ro=0.1208e0.0052t;随着热模拟温度的增加,气态烃产率增大,总气态烃产率表现出“两急两慢”的增加模式,主生气期为热模拟温度450~600 ℃(Ro=1.2%~2.7%)。

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