煤岩及泥炭成熟度热模拟研究--镜质组反射率演化特征及其地质意义

通过高温高压模拟实验，在20℃／h和2℃／h两种升温速率条件下，对沁水盆地山西组和太原组煤岩以及现代泥炭模拟固体产物镜质组反射率Ro演化特征进行了分析和研究．结果表明：1)在336．8～600℃的模拟温度区间，2℃／h和20℃／h两种升温速率条件下，模拟固体产物Ro值太原组煤岩分别为1．07％～4．50％和0．83％～3．97％，山西组煤岩分别为0．98％～4．51％和0．80％～4．05％，泥炭分别为0．96％～4．19％和0．72％～3．72％．2)随着实验温度的增高，煤岩以及泥炭的热模拟固体产物累积Ro值都呈直线增加，并且在实验温度区间范围内，2C／h升温速率条件下的Ro值增长值都要高于20℃／h升温速率条件下的Ro值增长值，说明升温速率是影响有机质热成熟演化过程的重要因素．3)在2种升温速率条件下，煤岩以及泥炭固体产物的Ro值随温度的相对波动较为明显，这主要反映了Ro值热演化的阶段性特征，总体来说，煤岩与泥炭的固体产物镜质组反射率在演化阶段上具有较多的相似性．但是太原组煤岩固体产物的Ro值变化相对幅度较大，而山西组煤岩和泥炭则较小．4)在相同的升温速率条件下，同一温度不同样品之间模拟固体产物的累积Ro值不同，大部分温度点处太原组煤岩Ro值最高，山西组煤岩次之，泥炭最低，并且各个样品之间Ro值的相对变化显，反映了样品性质对模拟固体产物Ro值演化的影响．结合实验所获得的结果和认识，对其地质意义进行了探讨．     

沁水盆地中南部煤层气聚散史模拟研究

利用计算机模拟系统对沁水盆地中南部煤层气的聚散演化史进行了定量模拟研究。结果表明，模拟区煤层气聚散史可分为4个演化阶段，即煤层气聚集作用微弱的第1，2阶段、各种演化作用发育且聚集作用强烈的第3阶段以散失作用为主的第4阶段。区内地史中煤层气聚散演化作用强烈的部位及其聚集相对较强。模拟区南部和北部的中区是煤层气聚集的有利地区。     

中国煤层甲烷稳定碳同位素分布与成因探讨

在系统总结我国煤怪甲烷稳定碳同位素的地域 、地域和煤级分布特征的基础上,对其成因进行了探讨。研究表明：我国煤层气稳定碳同位素具有分布范围广、同位组成偏轻的总体特点,在进入无烟煤阶段之后煤怪甲烷б＾１３Ｃ１开始迫近或落入腐殖型常规天然气甲烷稳定同位素分布范畴,煤层一次脱气的б＾１３Ｃ１轻于二次脱气;我国大部分地区中一高煤级煤支中现存煤层气碳位素分布要受控于热动力学机制之下的同位素分异,解吸一扩散－运     

煤层气中甲烷δ~3C值偏轻的机理探讨

文中列出了５１个典型煤层气样品的甲烷δ１３Ｃ值测试数据，系统地分析了煤层气甲烷稳定碳同位素组成特征，深入探讨了甲烷δ１３Ｃ值偏轻的原因。     

煤层气中甲烷δ^13C值偏轻的机理探讨

文中列出了５１个典型煤层气样品的甲烷δ＾１３Ｃ值测试数据，系统地分析了煤层气甲烷稳定碳同位素组成特征，深入探讨了甲烷δ＾１３Ｃ值偏轻的原因。     

南华北盆地平顶山地区己五井上古生界煤系烃源岩评价

南华北盆地平顶山地区上古生界煤系地层具有良好的非常规油气藏的勘探前景,但对该地区潜在烃源岩缺少系统的评价。选取平顶山地区上古生界揭露较全的全取心己五井(PJ5),对上古生界煤岩、泥岩和碳酸盐岩系统地取样,并进行有机碳、岩石热解、氯仿沥青"A"、有机显微组分、镜质体反射率和干酪根碳同位素分析。结果表明,平顶山地区己五井上古生界烃源岩不仅包括煤岩,而且泥岩和碳酸盐岩均可作为潜在烃源岩。纵向上,烃源岩主要分布于太原组和山西组的下部,较为连续。山西组上部、下石盒子组和上石盒子组烃源岩主要分布在煤层(线)附近,连续性较差;平顶山地区己五井上古生界烃源岩不仅煤岩和泥岩的有机质类型为Ⅲ型,而且碳酸盐岩的有机质类型也以Ⅲ-Ⅱ_2型为主;平顶山地区己五井除上石盒子组处于低成熟阶段外,以下层位均达到成熟阶段,R_o值具有随深度增加而逐渐增大的趋势。     

柴北缘侏罗纪煤层有机碳同位素组成与古气候

为了揭示陆相盆地聚煤期古气候演化及泥炭沉积驱动力,应用同位素地球化学、煤岩学等理论和方法,进行了柴北缘侏罗纪大煤沟F煤层有机碳同位素组成、频谱分析研究.δ~(13)C与镜惰比、Sr/Ba比及其指示的湖平面变化具有明显的负相关关系,认为δ~(13)C主要反映了聚煤期湿暖和干热两种古气候特征,随着气温升高、降雨量减少、气候变得干燥炎热,δ~(13)C发生重偏移,即δ~(13)C的时间变化揭示了F煤层沉积期由干热向温暖、再向干热的古气候演化趋势.结果表明:煤样固态物质有机碳同位素(δ~(13)C)变化在-25.6‰~-22.9‰之间,平均值为-23.9‰;煤层下部和上部碳同位素偏重、中部碳同位素偏轻,在煤层中部和顶部出现明显的负偏移和正偏移.频谱分析识别出F煤层内3.25 m和5.32 m两个厚度周期,该周期比值与泥炭地发育时期的岁差和黄赤交角周期比值相近,由此认为米兰科维奇天文周期是F煤层泥炭堆积的驱动力之一.     

废弃糠醛渣的热分析研究

采用热重分析法对废弃糠醛渣的热解行为及其动力学规律进行了研究.分析了糠醛渣在不同升温速率(5～25℃/min)下热解的实验结果,发现样品的非等温失重过程是由脱水、半纤维素、木质素、纤维素等有机大分子失重阶段组成.用Flynn-Wall-Ozawa积分法、Friedman微分法、Kissinger最大速率法和atava-esták积分法对动力学进行处理.从实验中得到了热解动力学的各种参数,并提出糠醛渣热解在不同升温速率下的动力学方程为反Jander方程,三维扩散,3D.     

沁水盆地西缘寒武系-奥陶系三山子组白云岩碳氧同位素特征及其意义

为了约束山西沁水盆地西缘地区寒武系-奥陶系三山子组白云岩成岩环境以及成因模式,对沁水盆地西缘王家湾剖面三山子组白云岩进行岩石学和碳氧同位素的研究.结果表明:三山子组白云岩晶体形态变化大,包括微粉晶—中晶白云岩,局部粗晶;δ13 C和δ18 O变化幅度大,δ13 C由下到上呈降低趋势,反映1次高级别海退过程.根据岩石学和...     

煤层气运移分馏机理初探

煤层气的分馏效应是指运移过程中气体组份和同位素值发生变化的现象.分馏机理的探讨对煤层气的运移聚集具有重要指导意义.本文以吸附势理论为指导,以等温吸附实验数据为依据,对甲烷碳同位素和多组分气体分馏机理进行了探讨.确定了4种分馏机理的存在:(1)解吸-扩散-运移不仅造成甲烷碳同位素分馏,而且造成多组分气体分馏.13CH4因其吸附势普遍高于12CH4而具有优先吸附、滞后解吸的特征,12CH4更容易发生运移分馏.二氧化碳与甲烷相比,具有优先吸附、滞后解吸的特征,特别是在高压下,甲烷具有强的分馏效应;(2)发生在地下水径流带的溶解作用使得13CH4被优先溶解并被运移至滞留区聚集,12CH4保留在原地;(3)浅部次生生物气的产生造成甲烷碳同位素变轻的假象;(4)高温裂解气的生成造成甲烷碳同位素变重的假象.4种分馏效应都引起浅部甲烷碳同位素变轻,深部变重,这已为众多的实例所证实.     

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然气成因类型及气源分析

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区致密砂岩气勘探程度低,对其天然气地球化学特征及天然气源岩的认识较为局限。通过对天然气组分和碳同位素特征分析,利用生烃动力学实验计算煤岩、碳质泥岩、暗色泥岩3类烃源岩生烃强度,结合3类烃源岩生烃潜力,建立天然气源岩生气贡献率计算模型。结果表明:临兴地区烃源岩母质类型以Ⅲ型、Ⅱ^₂型干酪根为主,有机质丰度高,全区烃源岩大都处于热演化成熟阶段;天然气碳同位素值较重,显示出煤型气特征;天然气碳同位素值在纵向运移过程中未发生分异作用,在平面比值变化上未发生倒转,表现出近源、持续充注的特点;天然气主要来源于本溪组—太原组煤岩,其生气贡献率分别为43.3%、43.8%;天然气与烃源岩具有良好的垂向关系,有效烃源岩区可在一定程度上控制临兴地区天然气有利区的勘探。     

钼催化作用下的煤成烷烃气碳同位素演化

为了阐释钼催化作用下的煤成气碳同位素演化特征和机理,采用在原煤中添加单质钼的方式,开展催化生气模拟试验,测定模拟系列气样的单体烷烃气碳同位素组成,并对其演化规律和模式进行探讨。结果表明：无论加钼与否,模拟气甲烷碳同位素组成（δ（13 C1））均以镜质组反射率1.1%为界分为演化趋势截然相反的2个阶段,乙烷碳同位素组成（δ（13 C2））不存在明显的演化阶段性,但加钼煤样δ（13C2）由在较低成熟度阶段重于原煤样变为在较高成熟度阶段轻于原煤样;加钼条件下,模拟烷烃气呈现出正碳同位素系列,δ（13C1）为（-25～-45）×10-3,δ（13 C2）重于-29×10-3,表明钼催化成因气属于有机热成因气范畴。对比模拟烷烃气碳同位素组成与镜质组反射率之间的关系,发现模拟烷烃气碳同位素组成演化规律与前人模式有所不同。加钼煤样的不同单体烷烃气碳同位素组成随有机质成熟度变化速率的不同而不同,指示生气作用在钼催化作用下得到增强,这一效应在裂解气生成过程中更为显著;加钼煤样δ（13 C2）在较高成熟度条件下轻于原煤样δ（13C2）的原因可能在于钼催化效应促进了煤中壳质组裂解生气。     

沁水盆地煤层气地质研究进展

综述沁水盆地煤层气地质的相关研究成果.根据研究,沁水盆地煤层气地质特征可以总结为：主要为高—过成熟的热成因气,仅有少量次生生物气;太原组煤层较山西组煤层吸附性强、渗透性好;煤层的含气性在南部相对较好,在西北部最差;煤层一般发育两组裂隙且以吸附孔为主,盆地南部部分裂隙被热液矿物充填;深成变质与燕山期构造热事件叠加所引起的二次生烃是盆地煤层气藏形成的主要气源,沁南富气区的勘探前景较好.关于煤层气成藏动力场的研究,已经实现了多因素耦合的研究方法.煤层气成藏分析相关研究已经对边界和类型作出划分和厘定.     

沁水盆地郑庄区块构造演化与煤层气成藏

基于沁水盆地郑庄区块的构造发育特征,研究了自二叠纪煤系形成以来该区域构造应力场演化,分析了其对煤层气藏的控制作用,包括构造-埋藏史、后期成藏演化及成藏控制因素.研究表明:郑庄地区主要经历了印支期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期—现代4个期次的构造应力场演化.在构造控制下,二叠纪煤层经历了印支期和燕山中—晚期两次成烃作用,特别是燕山中、晚期煤层生气量巨大,是煤层气的主要成藏期.此后,随着地壳持续抬升剥蚀,煤层埋藏不断变浅,并发育了多组封闭性较好的节理.受南东侧的寺头断层控制,煤层埋深处于600～1 200m,为煤层气成藏以来的最浅埋藏,虽然本区二叠系煤层气的成藏时间较早,但保留的煤层气含量大,煤储层厚度大,且煤层埋藏适中.     

沁水盆地构造演化及其对游离气藏的控制作用

应用平衡剖面法和埋藏史分析法,对沁水盆地构造演化特征及游离气成藏条件进行了研究,分析了构造演化对游离气藏的作用,建立了沁水盆地游离气聚集模式图。燕山期,在地壳上升的过程中,先期形成的煤层气通过裂缝游离出来在顶板砂岩的低应力区聚集,富集在褶皱的翼部。到了喜山期,由于应力方向的改变,对先期形成的褶皱进行了轻微的改造,使得先期富集的游离气发生再次运移,聚集的部位发生了一定的改变,但是总体仍然以远离断裂的中高部位为主。     

柳林矿区煤层气演化史数值模拟研究

运用数值模拟方法对河东煤田柳林矿区主煤层煤层气地质演化史进行了定量模拟研究。结果表明：研究区内煤层气演化史可分为三个阶段。初期阶段内煤层气的生成、赋存和散失等作用较弱;聚集高峰阶段内各种演化作用剧烈,是本区煤层气聚集的重要阶段;散失阶段主要发生各种散失作用。此外,研究区西南部是煤层气聚集的有利地区。     

煤层气运移分馏机理初探

煤层气的分馏效应是指运移过程中气体组份和同位素值发生变化的现象．分馏机理的探讨对煤层气的运移聚集具有重要指导意义．本文以吸附势理论为指导,以等温吸附实验数据为依据,对甲烷碳同位素和多组分气体分馏机理进行了探讨．确定了4种分馏机理的存在：（1）解吸-扩散-运移不仅造成甲烷碳同位素分馏,而且造成多组分气体分馏．^13CH4因其吸附势普遍高于^12CH4而具有优先吸附、滞后解吸的特征,^12CH4更容易发生运移分馏．二氧化碳与甲烷相比,具有优先吸附、滞后解吸的特征,特别是在高压下,甲烷具有强的分馏效应;（2）发生在地下水径流带的溶解作用使得13^CH4被优先溶解并被运移至滞留区聚集,^12CH4保留在原地;（3）浅部次生生物气的产生造成甲烷碳同位素变轻的假象;（4）高温裂解气的生成造成甲烷碳同位素变重的假象．4种分馏效应都引起浅部甲烷碳同位素变轻,深部变重,这已为众多的实例所证实．     

变压器油劣化动力学分析

采用热重分析法对变压器油样品的热解行为进行研究,分析变压器油在不同升温速率时的热解特性,根据Coats-Redfern法描述热解过程,计算变压器油在不同升温速率下的热解动力学参数。结果表明：变压器油的热解过程可以分为3个阶段,热解的主要区域的反应级数为1,活化能和频率因子随加热速率的提高而轻微上升.采用DSC法在150℃恒温得到变压器油的氧化诱导期是25 min.     

污泥的热解特性实验研究

采用热重分析仪对城市污水处理厂及造纸厂废弃污泥的热解特性进行了实验性研究,考察热解温度、升温速率和混煤比例等不同操作参数下的污泥失重特性.实验结果发现,污泥热解过程经历了三个阶段:水分挥发阶段,挥发分挥发阶段和固定碳燃尽阶段;污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高;混煤后污泥的活化能与频率因子都有显著的下降.     

山西阳城—沁水地区太原组碳酸盐岩的沉积特征及成因类型

本文详细阐述了阳城—沁水地区太原组碳酸盐岩的矿物成分、结构构造、生物组合和氧碳同位素等沉积特征,进而将碳酸盐岩划分为泻湖灰岩、潮间带灰岩、潮下浅水灰岩和风暴灰岩等四种成因类型,并对太原组沉积环境的演化进行了探讨。