窑街油页岩热解特性及产物分析

采用铝甑低温干馏和TG-DTG、FT-IR、GC、GC-MS等分析手段研究了窑街油页岩（YJOS）的热解特性及其热解产物页岩油、半焦和干馏气的组成。结果表明,YJOS的最佳热解温度约为510℃,油页岩中的无机质组分一方面对有机质的热解起着催化剂的作用,降低了热解初始温度,同时也因为其与有机质的紧密结合阻碍了热解产物的顺利逸出;半焦中的脂肪烃几乎完全消失,有机质的缩合度和芳香度增加;干馏气的主要可燃成分是H2和CH4,其次是C2H6、CO和C2H4,干馏气的平均相对分子质量约为20.4,平均比热容约为51.9 J/(mol?℃),平均热值约为40.13MJ/ Nm3;页岩油的密度为0.938g/mL,其中饱和烃和芳烃的质量分数分别为35.91%和26.51%,同时还含有较多的含氧、氮、硫等杂原子的有机化合物。     

桦甸油页岩低温干馏影响因素研究

在自制的干馏装置上,以桦甸油页岩为原料,采用低温干馏的方法对影响页岩油收率的主要因素:升温速率、干馏终温、持温时间、页岩粒度、料层厚度等进行了考察。结果表明,采用变速升温速率(平均升温速率为5.5℃/min)进行升温,在干馏终温为525℃、持温时间为20 min、油页岩颗粒度小于6 mm、料层厚度为40 mm的最佳工艺条件下,页岩油收率可达到99.21%。     

抚顺炉加工约旦页岩时干馏段的核算

利用自行设计制造的单块页岩热解反应装置,对约旦块状页岩进行了热解实验,建立了包括传热因素在内的综合性的反应动力学模型。根据抚顺炉加工约旦页岩时的现场操作数据,利用此模型对抚顺炉干馏段进行了核算。核算结果表明,在不考虑页岩破碎的情况下。抚顺炉加工约旦页岩时,干馏段的高度略有富余。     

内蒙古苏尼特油页岩低温干馏影响因素分析

采用低温铝甑干馏法处理内蒙古苏尼特油页岩,考察了加热速率、干馏终温、持温时间、油页岩粒径等因素对页岩油出油率的影响。结果表明,在升温速率为7℃/min,干馏终温为510℃,持温时间为30 min,油页岩粒径为3 mm的适宜条件下,页岩油出油率达4.42%。     

块状油页岩热解过程的研究——Ⅰ.热解反应动力学参数

对于抚顺及茂名沛页岩(粒径范围:0～60mm),利用单块页岩热解反应装置,以三种升温速率(1℃/min、2℃/min及5℃/min)进行了热解实验,得到了不同温度下热解总失重、页岩油收率、干馏气体收率及其组成等实验数据.考察了诸因素(粒度、升温速率、加热温度和载气流量)对热解过程的影响,发现加热温度、粒度以及升温速率是热解过程的主要影响因素.首次建立了包括传热因素在内的热解反应动力学模型,求得了块状页岩的热解总失重、热解出油及产气过程的动力学参数.结果表明:热解总失重、热解出油及产气过程的表观活化能分别约为105～120kJ/mol、125～165kJ/mol及100～120kJ/mol.     

哈萨克斯坦油砂干馏实验研究

采用干馏技术对哈萨克斯坦油砂进行常压千馏实验研究,考察了千馏时间、加热速率、干馏终温等因素对油砂分离的影响。实验结果表明,在干馏时间4h,加热速率5℃／min10℃／min,终温500℃条件下,油砂热解产率可达90％以上,可以实现较好的热解效果,因此采用千馏技术进行油砂分离具有工业开发价值。     

影响油页岩低温干馏因素的考察

对影响油页岩低温干馏的主要因素进行了考察，其中包括最终加热温度、加热时间、加热速度及页岩粒度等因素。结果表明，在最终加热温度500～600℃、加热时间3～4h、加热速度2．5～3．5℃／min、抚顺式干馏炉页岩粒度控制在12～75mm条件下，能提高低温干馏效率。     

鄂尔多斯盆地延长组长7页岩油存在的可能性分析

页岩油目前主要通过油页岩干馏热解产生,对于自然界页岩油形成条件研究较少。页岩油作为一种非常规油气资源,资源量丰富,资源潜力巨大,已成为常规油气资源的重要补充能源。鄂尔多斯盆地延长组长7期处于湖盆发展的全盛期,大范围的深湖-半深湖沉积相发育,泥页岩分布广泛,并且泥页岩厚度较大、有机碳含量较高、有机质成熟度较高,页岩中层理裂缝发育,油页岩含油率高,为页岩油藏的形成提供了良好的生储盖及圈闭条件,这就为页岩油藏存在的可能性提供了依据。     

热解干馏法测定油砂的含油率

采用铝甑低温干馏方法对新疆克拉玛依油砂样品进行了含油率的测定，并考察了油砂粒径、升温速率、干馏终温、持温时间等因素对油砂含油率测定结果的影响。结果表明，热解干馏法测定油砂含油率的最佳操作条件是：粒径3～5 mm，升温速率15 ℃/min，干馏终温500 ℃，持温时间20 min。以二甲苯为溶剂进行水分的蒸馏分离，油水分离效果较好。测定结果与常用的Dean-Stark甲苯抽提法的测定结果十分接近。     

关于抚顺页岩干馏操作的改进——干馏炉炉型问题的讨论

在大跃进的新形势下,祖国的石油工业正在飞跃发展,改进页岩干馏操作是页岩干馏工作者的光荣职责。现在我想谈一谈抚顺页岩干馏操作的改进问题,不正确的地方,希望同志们予以指正。一、抚顺页岩干馏三段炉现有的抚顺页岩干馏炉是两段炉(干馏段和气化段),其焦油收率始终是65%(铝甑),轻质油收率在10—15%,采油效率合计为75—80%。这是不能令     

抚顺油页岩热分解过程的热重法研究

采用线性升温速率6.8k/min的热重装置,在惰性气(氮)流量100ml/min的条件下,考察了粒度<0.075mm,0.3～0.5mm,0.75～1.0mm及1.5～2.0mm的两种抚顺页岩的非等温热分解过程.根据试验得出的热重曲线,失重速率-温度曲线及转化率-温度曲线,获得了抚顺页岩的初始分解温度及失重速率峰值温度等动力学特征值,并确定,粒度小于2.0mm的抚顺富矿页岩(铝甑产油率9.8%)及贫矿页岩(铝甑产油率3.9%)的主要热解生油阶段分别为400～500℃及400～520℃.     

利用原位电法加热技术开发油页岩的物理原理及数值分析

针对目前国内传统地面干馏油页岩技术的缺点,并结合油页岩自身特性,介绍了一种新的油页岩开发技术--原位电法加热开发技术(ICP).该技术可以解决传统油页岩开发技术在开发过程中高成本、高污染的难题.对油页岩高温热解失重及热破裂特征进行的分析结果表明:在350～500℃时,油页岩具有集中热解的特性,失重质量约占总质量的15%.高温热解后的油页岩会产生大量的孔隙、裂隙,从根本上提高了油页岩的渗透性,孔隙和裂隙的形成为应用ICP技术开采中油气的产出创造了条件.基于ICP开发技术的原理,建立了考虑化学反应热的能量守恒方程,并采用三维有限元法,对油页岩ICP原位电法加热开发过程进行了数值分析,获得了开发过程中温度场随时间的变化规律及地下油页岩热解范围,并计算了ICP技术在小规模开发过程中油气的产量.     

低成熟度页岩油加热改质热解动力学及地层渗透性

低成熟度页岩油加热改质是采用加热井对地层进行加热，将地层中滞留的重质烃转化为轻质烃，同时将尚未转化的固体有机质热解生成油气后采出。热解油气生成量预测及地层孔渗变化是页岩油改质开采研究的难点和挑战之一。利用页岩井下取心样品，采用黄金管实验装置，研究了页岩加热过程中的有机质热解规律及组分动力学，获得了烃类气体、轻质油及重质油的生成动力学参数。结果表明，在温度为280~500℃范围内，油的生成量先增后减，而气体量持续增加；低速升温条件下的转化率随温度变化曲线左移，热解温度变低。重质油、轻质油和气态烃的活化能分别为39~49，57~74和56~59 kcal/mol；动力学模型可预测任意时间的烃类生成量。应用三轴高温渗透率测试装置，获得了页岩从室温到高温（550℃）条件下的氮气测试渗透率动态变化规律。结果显示，页岩加热过程中的渗透性变化分为下降段、上升段和稳定段，在温度达到有机质热解温度后，基质及裂缝渗透率均出现明显改善，比初始渗透率提高1~2个数量级。热解油气生成量及渗透率变化可为低成熟度页岩油加热改质开采的产量预测提供依据。     

NON-ISOTHERMAL PYROLYSIS OF TWO KINDS OF CHINESE OIL SHALE

Abstract

Non-isothermal pyrolysis of two kinds of Fushun oil shale with particle sizes, <0·075 mm, 0·3 - 0·5 mm, 0·75 - 1·0 mm and 1·5 - 2·0 mm, has been investigated in stream (nitrogen) at the flow rate of 100 ml/min by thermo-gravimetric analyzer with a linear heating rate 6·8K/min. It has been found that the temperaturee intervals of oil-generation from rich grade shale ( 9·8 % Fisher Assay oil yield ) and poor grade shale ( 3·9% Fisher Assay oil yield ) with particle size less than 2·0 mm are 400 - 500 °C and 400 - 520° C respectively. The kinetic treatment of the thermo gravimetric data reveals that pyrolytic reactions of the two kinds of Fushun oil shale are both of the first order, but with different activation energy E and pre-exponential factor A in different temperaturee regions during pyrolysis. This is different from what was described in general terms as global first order reaction for oil shale pyrolysis by other anthers. The kinetic parameters for pyrolysis of the two kinds of Fushun oil shale with different particle sizes were calculated by means of least square curve fitting, and the influence of particle size on pyrolysis was also discussed.     

非常规石油资源热解特性研究

通过自制的热解装置对非常规石油资源油砂、油页岩及油泥进行了热解模拟实验研究,分析了不同热工条件下热解产物中油和干馏残渣的特性、气体组分和产率。结果表明,固体产物的产率随着热解温度的升高逐渐下降,油的产率在500℃左右时存在最大值,不凝结气体的产率随着热解温度的升高逐渐升高;不同热解温度下油气收率为95％～99．5％,其中油的比例为70％～75％;非常规石油资源的热解液态产物具有良好的发火性、低温流动性能、良好的安全性等特性,可以达到燃料油的指标要求。     

油页岩不同温度原位热解物性变化核磁共振分析

油页岩原位热解过程中产生的孔隙和裂缝的连通程度是制约转化后的油页岩油气能否原位可采的关键要素,而常规岩石物性测试手段无法全覆盖测定油页岩层内不同级别的孔隙及裂缝。利用核磁共振仅对岩石孔隙流体有响应可以识别刻画不同级别孔、缝的优势,根据核磁共振分析岩石物性的方法和相关参数模型,开展了模拟地下500 m原位加热到不同反应温度后的油页岩热解系列样品的核磁共振测试。结果表明,不同转化温度原位开采过程中,油页岩的孔隙度演变可以分为3个阶段,250~350℃时逐渐增大,350~400℃时略有减小,400℃之后大幅增大;渗透率在400℃之前变化不大,400~450℃渗透率提高了2个数量级,500℃时改善更为可观,提高了4个数量级。油页岩原位干馏开采需要400℃以上的高温,而实际地下开采大尺度的油页岩受热均一性较差,可能大部分区域温度达不到400℃,可以采取升到更高的温度并延长加热时间或加热前对油页岩层进行储层压裂改造,以改善油页岩层的物性,提高油页岩原位开采油气采收率。      

不同比例砂岩/油页岩热模拟实验滞留油量及其地质意义——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段为例

陆相页岩中的滞留油是页岩油的重要类型之一。针对我国中—新生代陆相沉积盆地泥页岩具有较强的非均质性,为研究高有机质含量油页岩中无机矿物所占比例对页岩中滞留油含量的影响,设计了不同比例灰质泥砂岩/油页岩的半开放体系热模拟生烃对比实验。同时为探讨不同沉积环境页岩的滞留油含量,设计了陆相淡水湖相油页岩与咸水湖相云质泥岩和海相页岩的半开放体系热模拟生烃对比实验。结果表明：油页岩中灰质泥砂岩比例增加,能使生油率升高,滞留油含量大幅升高。滞留油及总生烃量显著升高的主要原因可能是：①长石、方解石、白云石等矿物含量升高,以及生烃过程中白云石、石膏等矿物溶蚀、有机质缩聚所造成的孔隙空间扩大;②有机质含量降低和孔隙空间扩大造成热模拟系统生烃压力降低。陆相淡水湖相油页岩滞留油含量远高于咸水湖相云质泥岩和海相页岩,与陆相淡水湖相油页岩砂质和灰质矿物含量低、不利于排烃有关。在油页岩具有巨大的生烃潜力条件下,陆相页岩层系的非均质性可能是页岩油富集的有利因素。     

岩石密闭热释方法评价页岩含油性特征——以四川盆地侏罗系大安寨段为例

为解决页岩含油性评价受限于游离烃蒸发损失的难题,并考虑页岩含油性评价目的和井场快速分析的需求,在结合井场低温密闭粉碎技术、改进传统岩石热解方法的基础上,建立了一种岩石密闭热释方法定量评价岩石中游离烃含量的方法。对四川盆地侏罗系自流井组大安寨段页岩进行方法对比分析表明,岩石热解方法获得S₀值为0.001～0.046 mg/g,S₁值为0.165～4.648 mg/g,而密闭热释方法获得S₀值为0.026～0.984 mg/g,S₁值为0.113～5.989 mg/g;密闭热释方法获得的S₁值与岩石热解方法获得的S₁值基本相等,而S₀值提高了1～2个数量级。通过改进升温程序,井场密闭热释方法分别获得不加热条件下、90℃以前、90～300℃时单位质量岩石中的烃含量,这不仅获得了更加丰富的含油性数据,而且缩短了检测周期,满足了井场快速分析的需求。结合泥浆气测、页岩地化参数、储层流体性质等参数,评价了研究井大安寨段页岩含油量“甜点”,为页岩油含...