我国油页岩的主要性质

我国油页岩矿床形成的地质年代范围很宽,从古生代到新生代。已开采的抚顺、茂名、桦甸和黄县等主要油页岩矿都属于新生代的第三纪。这几种油页岩含油率一般都在6.0～10.0%之间。除黄县油页岩外,它们的品位皆属于贫质油页岩。虽然我国油页岩含油率一般都不高,但它们的有机质含量却在20%以上,只是在干馏时转化成页岩油的产率较低,通常在24～50%。我国油页岩中硫、氮含量不高,硫在0.5～1.0%之间,氮在0.5%左右;干馏产物页岩油中硫含量不高,在0.4～0.7%之间,而氮含量较高,一般在0.7～1.27%之间。页岩油中硫、氮含量主要取决于有机质中硫、氮含量的多少,与油页岩中硫、氮含量的关系不大。我国油页岩的灰分组成以硅、铝为主,可用于生产建筑材料,近来又用作为橡胶塑料制品的填充剂。     

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%。     

微波干馏方法是开发页岩油的有效手段

目前在国内外的油页岩开发技术中,利用微波对油页岩进行干馏的方法逐渐受到了重视,微波干馏法已应用于油页岩原位开采技术当中。为考察微波干馏与常规干馏这两种方法对页岩油产品品质的影响,以我国桦甸、抚顺、农安、达连河4个地区的油页岩为研究对象,通过元素分析、模拟蒸馏、催化加氢等手段,对比分析了上述两种干馏方式的加工效果。结果发现：微波干馏法所得产物中油含量略低,而气体损失量相对略高,水及半焦产量也低于常规干馏法;但微波干馏页岩油比常规干馏页岩油烃类含量更高,而硫、氮含量低,同时轻组分含量更高,加氢效果也较理想。结论认为：微波干馏法加工的油页岩产品性质较优,该方法是油页岩开发的有效手段。     

油页岩与页岩油

<正>工业上页岩油有两种来源:一种是当前美国获得成功的从页岩中开采出来的石油,主要是泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的天然石油,通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术;另一种页岩油是固体矿产领域的一种人造石油,是油页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的黏稠状液体产物。通过裂解化学变化,可将油页岩中的油母质转换为合成原油。加热     

内蒙古巴格毛德地区油页岩工业评价及开发前景

内蒙古自治区巴格毛德地区页岩油地质资源量为2.3×108 t,页岩油可采资源量为1.2 ×108 t。对该区油页岩进行了勘查和分析,发现该区油页岩面积大,但含油率仅为3.9%~5.3%,总体属低品位油页岩,不适于利用传统工艺抚顺炉进行干馏炼油,可以采用综合利用技术对该区油页岩资源进行开发;经对100件样品的分析,结果表明其热值分布范围为1 807~6 918 kJ/kg,平均值为3 606.5 kJ/kg,多数样品热值较低,不宜直接采用循环流化床技术直接燃烧;该区油页岩属中灰分油页岩,可在建筑方面得到广泛应用。     

济阳坳陷页岩油富集主控因素

济阳坳陷页岩油类型包括泥页岩型和夹层型2种类型。在分析泥页岩型和夹层型页岩油特征的基础上,通过数理统计、典型解剖、分析测试技术和生排烃模拟实验,明确了济阳坳陷页岩油富集的主控因素。泥页岩型页岩油富集的主控因素是:泥页岩岩相、异常高压、页岩油的可动性和泥页岩(微)裂缝;富有机质纹层状岩相的异常高压过渡段的页岩油可动性好,裂缝越发育越有利于济阳坳陷页岩油的富集。夹层型页岩油富集的主控因素与常规油藏类似,主要受物性和异常高压控制;夹层的物性越好,异常压力越高越有利于夹层型页岩油的富集。该成果对中国东部陆相断陷盆地页岩油勘探有一定指导作用。     

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。     

用差示扫描量热法确定油页岩热解动力学参数

采用差示扫描量热仪对三个抚顺油页岩、三个茂名油页岩和桦甸油页岩的热解动力学进行了研究。根据固体反应方程式和单一的非等温的 DSC 曲线的原理,作者开发了 DSC 高度法来确定油页岩的热解动力学参数。对于抚顺(F821)、茂名(M821)和桦甸(HD831)油页岩样品,用DSC 高度法得到的结果为:活化能分别是170.80kJ/mol,157.42kJ/mol,171.96kJ/mol;频率因子分别为1.344×10~(11)min~(-1),1.548×10~(10)min~(-1),4.08×10~(11)min~(-1).实验表明:应用微分法、积分法及 DSC 高度法处理所得到的油页岩热解动力学参数是相近的.由于从 DSC 曲线可以直接测量出高度,所以用 DSC 高度法来确定油页岩的热解动力学参数较为简便.     

大民屯凹陷油页岩层段储集性能研究

利用岩石薄片、X 射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、压汞实验、比表面积测量、地化分析及高温干馏 等方法,分析了大民屯凹陷油页岩层段的岩性特征、矿物组成、储集特征及含油特征等,并初步评价了其 储集性能。研究结果表明：该区油页岩层段为典型的“三明治”结构,上下2 套油页岩之间夹有泥岩、砂 岩、泥灰岩和玄武岩等,油页岩具有泥质结构、纹层构造,层理缝发育;油页岩的石英和碳酸盐含量普遍 较高,易于形成构造裂缝和溶孔;油页岩和泥岩孔径小、相对均质、渗透率低,且油页岩的比表面积、孔径 和总孔隙体积大于泥岩;油页岩层段的砂岩夹层和泥灰岩油气显示普遍,上下2 套油页岩气测异常明 显;油页岩干馏含油率为中等级别,热解生烃潜量高,能够达到卢双舫等关于页岩油的富集资源判别标 准。3 口老井地层测试获得成功和S224 井已经开采大量页岩油的事实,证实大民屯凹陷油页岩层段满 足页岩油对储集性能的要求。     

页岩油中碱性氮化物对催化裂化反应的阻滞作用及其结构表征

通过以不同浓度盐酸对页岩油中的碱性氮化物进行分离及定量添加碱氮模型化合物的方法,辅以高分辨质谱对不同样品中碱性氮化物的结构进行表征,研究了页岩油中碱性氮化物对其裂化反应的阻滞作用。结果表明：页岩油中碱性氮化物主要为带烷基侧链的吡啶、环烷基吡啶,而且盐酸浓度越高,所富集出的碱性氮化物类型越多;碱性氮化物的去除有利于页岩油催化裂化反应的发生,且除含量外,碱性氮化物的结构对页岩油裂化过程也存在较大的影响,相对分子质量越大、缩合程度越高的碱性氮化物越不利于页岩油催化裂化反应的进行。     

湖相页岩不同赋存状态的可溶有机质定量表征

湖相页岩中可溶有机质可分为游离态、吸附态以及互溶态。不同赋存状态可溶有机质定量研究对油气资源评价、页岩油可动性、烃源岩生烃机理及油气赋存机理研究等具有重要意义。通过不同极性溶剂的组合，对中国东部2种不同岩相的湖相页岩进行了逐次分级抽提，获取了游离态、干酪根吸附-互溶态以及矿物表面吸附态等3种不同赋存状态的可溶有机质含量，并对不同赋存状态的可溶有机质进行地球化学组分分析。分析结果显示，湖相页岩中干酪根吸附-互溶态可溶有机质占有较大比例，其次为游离态有机质。游离态可溶有机质主要以轻质组分为主，压裂有利于轻质组分的析出。干酪根吸附-互溶态可溶有机质主要以中-重质组分为主，同时含有部分轻质组分。岩石矿物表面吸附的可溶有机质主要以含氧杂原子化合物为主。相比纹层不发育的块状页岩，纹层状页岩中游离态可溶有机质占有比例更高，更有利于页岩油的开发。      

小颗粒页岩流化干馏工艺及其影响因素

以桦甸小颗粒页岩尾矿为原料,在流化干馏装置上进行热解实验。结果表明,页岩尾矿最佳热解反应条件为:粒径5 mm左右,加热速率6～10℃/min,干馏终温500℃。在此条件下,油页岩热解收率可达90%。     

油页岩干酪根热解产物特性研究

采用裂解色谱（PY-GC-MS）、电子顺磁共振波谱（EPR）和红外光谱（FTIR）等技术手段，分析了Estonia油页岩中干酪根及其热解产物的结构特性，研究了不同温度下中间产物与最终产物的关联性。结果显示：油页岩热解符合干酪根热解为中间产物热沥青，热沥青再热解为页岩油、干馏气和半焦等产物反应路径，中间产物热沥青的生成趋势反映了终产物的生成速率变化；H₂、CH₄和C₂~C₅组分主要来自热沥青中脂肪烃的芳构化、芳香族化合物烷基侧链的断裂及含氧化合物的缩聚等，干酪根热解产生的烷烃和烯烃类化合物是产油气的主要组分。干酪根和页岩油的自由基自旋浓度明显低于热沥青和半焦；半焦g值最大，干酪根次之，热沥青和页岩油的g值偏低。     

A rock physics model for the characterization of organic-rich shale from elastic properties

Kerogen content and kerogen porosity play a significant role in elastic properties of organic-rich shales.We construct a rock physics model for organic-rich shales to quantify the effect of kerogen content and kerogen porosity using the Kuster and Toksoz theory and the selfconsistent approximation method.Rock physics modeling results show that with the increase of kerogen content and kerogen-related porosity,the velocity and density of shales decrease,and the effect of kerogen porosity becomes more obvious only for higher kerogen content.We also find that the Poisson’s ratio of the shale is not sensitive to kerogen porosity for the case of gas saturation.Finally,for the seismic reflection responses of an organic-rich shale layer,forward modeling results indicate the fifth type AVO responses which correspond to a negative intercept and a positive gradient.The absolute values of intercept and gradient increase with kerogen content and kerogen porosity,and present predictable variations associated with velocities and density.     

江汉盆地潜江凹陷盐间云质页岩热压生排烃模拟实验研究

江汉盆地潜江凹陷盐间云质页岩具有形成规模页岩油资源的潜力。通过对潜江组未熟的云质页岩烃源岩样品开展热压生排烃模拟实验,定量分析了不同热成熟度烃源岩有机质的生烃产率,并探讨了盐间云质页岩的生排烃过程。此外,将由总排烃量计算获得的转化率作为热成熟度的标尺,分析了排出油和烃气组成随热成熟度的变化。研究结果显示,残留油和排出油之间存在明显的"前驱体-产物"关系,反映了有机质生油过程为"干酪根→沥青→原油"两步同时进行的转化过程。由总排烃量计算获得的转化率与EasyR_o之间服从较严格的玻尔兹曼分布,可用于描述生油窗内烃源岩的排烃行为。当转化率在0~25%之间时,排出油各族组分相对含量变化较小;而当转化率在25%~100%之间时,排出油沥青质组分的相对含量迅速减少而饱和烃和芳烃组分明显增加,说明干酪根裂解形成的沥青（即残留油）是排出油中烃类逐渐富集的主要物质来源;与此同时,形成更多的小分子烃类改善了烃类流体的流动性,排烃作用相应增强,导致排出油产率在该阶段快速增加。      

河南页岩油与常规原油和油母页岩油性质比较

对河南油田的页岩油及其馏分进行了详细的性质测定及分子组成表征,并与大庆原油及传统的油母页岩油进行了比较。结果表明,河南页岩油与油母页岩油性质差别较大,与大庆原油性质比较接近,可采用与常规原油相似的加工方式进行加工。     

AIR OXIDATION OF EASTERN OIL SHALES OF KENTUCKY. II. THE EFFECTS OF AMBIENT AUTOXIDATION

Ambient air oxidation leads to lower Fischer assay oil yields and often lower process yields from retorting of eastern oil shales. Slight changes in the kerogen and mineral matter of the oil shale and in its pyrolysis products, both liquid and gaseous, were evident following autoxidation. Experimental observations suggest that the hydrogen deficiency of eastern kerogen, as compared to western kerogen, makes its synfuel potential (by Fischer assay) a more sensitive function of the degree of oxidation.

A better yield of oil from oxidized eastern oil shale could be obtained by dissolving away sulfates and other water soluble oxidized materials prior to retorting. The air oxidation of pyrite was demonstrated by SEH, and addition of iron(II) sulfate was shown to reduce assay oil yields. Such observations suggest that combusted shale may not always be a suitable heat transfer agent for atmospheric pressure retorting applications.     

鄂尔多斯盆地南部张家滩油页岩生烃演化特征

鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组张家滩油页岩不仅是重要的固体矿产资源,也是该盆地三叠系油气的主力烃源岩。对张家滩油页岩典型露头剖面、钻井岩心进行有机碳含量(TOC)、氯仿沥青"A"及族组分、含油率等相关测试分析表明,张家滩油页岩有机质丰度高,TOC介于5.11%～36.47%,平均16.15%,生烃潜量(S₀+S₁+S₂)介于16.58～230.98 mg/g,平均94.20 mg/g,氯仿沥青"A"介于0.42%～2.22%之间,平均1.25%,属于生烃条件极好的优质烃源岩;含油率高,介于3.52%～14.6%之间,平均8.16%,属于中高品质的油页岩;干酪根类型以Ⅰ—Ⅱ₁型为主,R_o介于0.43%～1.09%。综合利用野外露头剖面和钻井岩心样品,建立了盆地南部张家滩油页岩的热演化剖面,分析了氯仿抽提前、后油页岩的含油率变化及油页岩热演化过程中含油率、热解烃产物的变化特征,揭示鄂尔多斯盆地南部张家滩油页岩具有聚集油页岩、页岩油两类资源的潜力,提出了相应的勘探开发对策。     

利用微波加热开采地下油页岩的技术

对目前国内外油页岩原位开采技术研究进行的分析表明,油页岩具有导热性差的特点。为了解决传统的热传导开采方法效率低、成本高的问题,提出了一种微波加热开采油页岩的新型技术。利用微波加热方式,电磁能直接作用于介质分子而转换成热能,其透射性能使物料内外介质同时受热,不需要热传导。在方案实施过程中,在油页岩层中钻羽状井并填入吸波介质,可大大改善油页岩的吸波能力,可以以较快的速度使页岩油的升温,并逐渐地将干酪根裂解转化为页岩油气。页岩油气会通过加热产生的裂缝运移到生产井,并被抽排到地面。