基于原位开采工艺的油页岩热解特性研究

基于煤炭地下气化原位开采油页岩的工艺特征,采用热重分析仪对桦甸油页岩进行了热解特性的实验研究,研究了桦甸油页岩有机质大幅热解的温度范围、热解产物及不同升温速率对热解特性的影响,分析了热解特性对原位开采油页岩工艺的指导作用。研究结果表明:桦甸油页岩热解失重可以分为3个阶段,其中第2阶段(300℃～550℃)为有机质热解的集中阶段,析出物主要为CO、CO2、CH4同系物及不饱和烃类等油气;随着升温速率的提高,最大失重速率升高,失重峰值温度后移,有机质初始及终止热解温度呈现出规律性,升温速率从5℃/min提高到20℃/min,最大失重速率提高近5倍,失重峰值温度提高28℃,但第2阶段的失重比例受升温速率影响不大。     

桦甸油页岩和废轮胎的共热解反应行为及协同效应

为了提高油页岩热解制油的效率和半焦的利用价值,将桦甸油页岩和废轮胎共热解,采用热重分析仪和铝甑反应器考察共热解的失重行为、产物产率和组成性质,基于实验值和计算值的差异分析协同效应。结果表明,共热解可以促进挥发分的释放,500℃时实际失重量比计算值高,当废轮胎占比为80%时二者差值为2.86%;共热解过程存在“增油减水”效应,废轮胎占比为50%时实际油产率为32.91%,比计算值高约1.5%,实际水产率比计算值低1.20%～1.77%,同时使热解油中大于350℃的重质组分含量升高;废轮胎热解的半焦发热量达30.43 MJ/kg,热解气中C₁—C₄烃类含量更高,使共热解半焦和热解气的热值高于油页岩热解。     

小颗粒油页岩热裂解制取页岩油可行性分析

根据油页岩的理化特性,分析了小颗粒油页岩热裂解制取页岩油的可行性。在实验室条件下,利用自行研制的流化床热裂解装置进行了制取页岩油的研究,结果表明热裂解制取页岩油是小颗粒油页岩加工制油的可行方法,且产油率在5%左右。     

不同热破裂温度下煤岩的孔裂隙演化特征研究

为了研究不同温度下煤页岩的细观孔隙结构,对经过20、100、300、500℃热破裂温度下的煤岩试样进行微米CT扫描试验,基于阈值分割算法得到了三维孔隙重构模型,并分析了孔隙率、孔喉尺寸参数和孔隙连通度的量化指标随温度变化的关系。结果表明,利用CT扫描技术获得煤岩的二维切片,经过重构可得到三维孔隙结构模型;表征孔隙含量的孔隙率与温度呈指数型函数关系;最大孔喉长度L和平均孔喉半径R随温度上升的增速呈先慢后快的特点;煤页岩的孔隙连通度随环境温度的升高保持初期迅速上升,在中期缓慢上升,到后期有所下降的变化。     

阿尔及利亚页岩油气资源潜力分析

阿尔及利亚具有良好的页岩油气资源潜力,是值得关注的重要领域,但页岩油气相关研究较为薄弱。根据地质条件的差异性,将撒哈拉地台分为西部盆地群和东部盆地群,对比分析页岩油气分布特征,刻画主要盆地页岩气资源特征;利用页岩气有利区多因素叠加法,分析页岩油气资源分布有利区。研究认为,阿尔及利亚主要发育下志留统Tannezuft页岩和中上泥盆统Frasnian页岩两套富有机质页岩,两套富有机质页岩厚度展布呈现为“西厚东薄”的特征,与之相应有机质成熟度也表现为“西高东低”,有机质丰度则呈现“东高西低”。下志留统Tannezuft页岩与我国南方中上扬子地区志留系龙马溪组页岩类似,具有分布范围广、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度适中的特征,页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地中部、贝沙尔盆地、蒂米蒙盆地北部、韦德迈阿盆地西部、古德米斯盆地中部、伊利兹盆地中部,页岩油分布有利区主要位于蒂米蒙盆地南部、韦德迈阿盆地北部、古德米斯盆地北部;中上泥盆统Frasnian页岩具有分布局限、富有机质页岩厚度大、有机质含量高、成熟度较低的特征,页岩中上泥盆统Frasnian页岩气分布有利区主要位于廷杜夫盆地-雷甘盆地中部、贝沙尔盆地-蒂米蒙盆地-阿赫奈特盆地中部、伊利兹盆地,页岩油分布有利区主要位于韦德迈阿盆地-莫伊代尔盆地中部、古德米斯盆地。页岩气分布有利区全区分布,页岩油分布有利区则主要位于东部盆地群。     

我国油页岩资源勘探开发前景

根据<新一轮全国油气资源评价>成果,我国油页岩资源丰富,油页岩地质资源量7199×105t,页岩油资源量576×108t,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔等盆地.文章分析了我国油页岩勘探开发的历程,并依据资源评价结果,预测了油页岩的发展前景.预计2010年页岩油产量有望达到100×104t,2020年达到1000×104t.文章根据目前我国油页岩产业发展的制约因素,提出了相应的促进油页岩资源勘探开发的政策建议,通过加大科技投入,解决好开发过程中的环境问题,实现综合开发利用,页岩油就能成为可供利用的重要油源.     

原生层理结构影响下煤岩组合体超声波及CT扫描分析

为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层理结构影响下煤岩组合体不同层位的波速及波速比变化特征;结合CT扫描及三维重构技术,应用煤岩灰度分布频数数据,提出了不同层位CT灰度均值的计算方法,获得了不同原生层理倾角下煤岩组合体不同层位灰度及煤岩含量的变化规律,建立了煤岩CT灰度均值与波速、力学参数的关系;构建了考虑层理倾角与煤岩含量效应的煤岩组合体纵波波速计算模型,并应用测试数据进行了对比验证。结果表明：(1)含原生层理的煤岩组合体波速及波速比与层理倾角线性相关,随层理倾角增加,组合体的纵波波速近似线性减小,而波速比的分布范围增大;(2)不同层理倾角下组合体的CT灰度均值与波速线性相关,随CT灰度均值增高,煤岩组合体波速线性增加;(3)煤岩组合体的密度随CT灰度均值增加线性增高,其动态弹性模量及剪切模量则与CT灰度均值均呈三阶多项式关系,并随CT灰度均值增高趋于增大;(4)层理倾角与煤岩含量相比,组合体波速对煤岩含...     

陕西省铜川市宜君县棋盘镇区域油页岩分析

该区地层总体表现为一倾向北西的单斜构造,构造较简单;油页岩一般随着焦油产率的增加而颜色变深,成分主要为泥质和少量粉砂质,野外肉眼观察到球团状、扁豆体状沥青质炭化植物碎屑在油页岩中广泛分布,矿石中有用组份为页岩油;宜君县棋盘镇区域有2层可采油页岩,其中第一层油页岩(张家滩油页岩)分布面积广,层位稳定,为中品级油页岩(焦油产率5.0%～10%);第二层油页岩(李家畔油页岩)零星分布,层位极不稳定,为低品级油页岩(焦油产率3.10%～3.92%)。     

油页岩评价指标的含义及相互关系——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组油页岩为例

油页岩用于生产页岩油时常用含油率来评价其优劣,而在油气资源潜力评价时常用有机碳含量、生烃潜力等参数来进行评价.弄清不同参数之间的差别和相互关系具有非常重要的意义.对上述不同参数的具体含义和相关分析测定过程进行了介绍,并对鄂尔多斯盆地某钻孔的三叠系延长组油的多个参数进行了分析,这些参数的对比结果表明有机碳含量、生烃潜力、含油率三者线性正相关;鄂尔多斯盆地三叠系延长组油页岩含油率为0%～12%,多数测段的含油量为3.5%～10%,油页岩级别属于差-中等级别;只有当其有机碳含量大于7%,其才能达到工业意义上适宜提炼页岩油的标准(含油率大于3.5%).     

基于CT扫描的煤岩非均质特征 及其重建模型数值分析

为研究矿物结构在空间内的几何形态、尺寸和分布对煤岩的宏观力学行为及变形破坏特征的影响,利用CT扫描和三维重建技术建立煤岩矿物结构的三维可视化模型,统计分析不同等效直径范围内矿物结构特征,在此基础上构建包含4种不同等效直径矿物结构的非均质数值模型,并对其进行单轴压缩模拟分析。研究结果表明:粒径较小的矿物结构数量多,在空间分布均匀,复杂程度低;而粒径较大的矿物结构数量少,空间分布集中,复杂程度高。模拟结果显示矿物含量越多,空间分布越复杂,煤岩峰值强度越大;当矿物含量接近时,矿物结构空间分布对峰后软化段的影响更大;位于矿物所在的区域出现明显应力集中,且应力集中区域与矿物的分布区域大小相关;对于塑性区域分布的影响,粒径大的矿物结构相比粒径小的更加明显。     

开挖卸荷条件下煤岩变形破坏与能量释放的数值分析

煤岩原始存在着大量不规则无序分布的节理/裂隙和软弱夹层等断续结构,这些断续结构的几何形态、尺寸、分布、接触以及填充物性质决定着煤岩的物理力学性能与变形破坏行为。现有的数学或力学方法尚不足以从理论上准确刻画断续结构及其对煤岩变形破坏的控制作用。本文采用高精度CT成像和三维重构方法,构建了体现不连续节理/裂隙的不规则几何形态、接触与切割状态以及网络结构特征的断续煤岩三维数值模型,引入单元生死算法定量分析和直观显示了不同开挖卸载模式下断续煤岩变形破坏的应力场、破坏区域及空间分布、能量耗散与能量释放特征,揭示了卸载模式、断续节理/裂隙对煤岩力学性质及破坏机制的影响,为认识和掌握开挖卸荷对断续煤岩变形破坏的控制作用提供了方法和途径。     

苏尼特油页岩低温干馏影响因素考察

以内蒙古苏尼特左旗油页岩为研究对象,采用低温铝甄干馏的方法,对影响其出油率的主要因素进行研究分析,考察了加热速率、干馏终温、持温时间及页岩粒度大小对油页岩出油率的影响。结果表明:加热速率为7℃/min,终温510℃,持温时间25 min且粒径大小约为3 mm的条件下,页岩出油率最高,此时的页岩油出油率为4.42%。     

油页岩综合利用及其节能降耗

简要介绍页岩油资源的发展趋势，重点介绍油页岩在抚顺矿区的综合利用及其利用过程中存在的节能降耗减排措施。     

川南志留系龙马溪组页岩气形成条件与有利区分析

利用四川盆地南部志留系龙马溪组最新钻井、露头地质调查资料及样品分析结果,从富有机质页岩区域分布、岩性、有机质特征、储层特征、含气性、地层压力等方面,重点研究川南地区龙马溪组页岩气形成条件与有利区优选.认为龙马溪组页岩有机质含量高（TOC含量0.35%~18.40%,平均2.52%）、有效厚度大（黑色页岩厚20~260 m）、热演化程度高（Ro值1.8%~3.6%）、脆性矿物含量较高（40%~70%）、有机质纳米孔隙发育、含气量较高（0.3~5.1 m 3/t,平均1.9 m 3/t）、埋藏适中（2 000~3 600 m）,有利于页岩气的形成与富集,其中龙马溪组下部富有机质页岩发育,是南方最有利的页岩气勘探开发层系.综合对比研究指出,隆昌-永川、威远、长宁-珙县等地区具备页岩气勘探开发有利的地质与地面工程条件,是目前经济技术条件下研究区内龙马溪组页岩3个最现实的页岩气勘探开发有利目标区。     

高温三轴应力下新疆吉木萨尔油页岩热变形特征研究

为了研究油页岩原位注热流体化开采过程中注热井、生产井及热解产物运移通道的稳定性,利用高温三轴岩石力学试验系统,研究了新疆吉木萨尔油页岩在500m地应力条件下,轴向变形随温度的变化规律,结果表明:室温至600℃,油页岩整体表现为膨胀变形,且可分为室温-300℃低温膨胀阶段和300～600℃高温膨胀阶段,高温阶段的线性热膨胀系数大于低温阶段的线性热膨胀系数;有机质热解对含有机质较少的油页岩的热变形影响较小,而对富含有机质的煤有显著的影响;在注热开采油页岩油气过程中,油页岩层及其顶板岩层因受热膨胀,可能导致地表出现轻微抬升,这与传统采矿中出现地表塌陷不同。     

中国油页岩勘查开发现状与展望

截至2011年,我国油页岩查明资源储量1183亿t,折合成可提炼的页岩油为13亿～15亿t,页岩油年产量突破60万t,油页岩资源勘查开发进程加快。但我国油页岩资源整体品质低、埋藏深,开发利用技术难以满足低碳经济的要求,面临着产业发展定位不明确的问题。对油页岩开发利用布局与前景进行了勾划,即以东北为主,加快山东、甘肃、新疆,以炼油为主,发电为辅,加强综合利用,在"十二五"末页岩油实现年产量150万～200万t。通过持续科研投入、明确发展目标、加强资源管理和制定规范标准,将有力地支撑油页岩产业健康快速发展。     

黔北煤田上二叠统龙潭组煤系页岩气储层特征与勘探潜力评价

贵州省上二叠统龙潭组是中国南方最重要的含煤地层,蕴含丰富的富有机质泥页岩,具有良好的页岩气成藏物质基础。以贵州省黔北煤田上二叠统龙潭煤系富有机质泥页岩为研究对象,通过对JC-1井岩心样品进行测试,对研究区的富有机质泥页岩的矿物组成、地球化学特征、孔隙结构和岩石力学参数等储层特征进行了研究并对页岩气勘探潜力进行了评价。结果表明：JC-1井泥页岩干酪根类型均为III型,有机质成熟度在2.0%～3.0%,处于过成熟早期生干气阶段,总有机碳含量(TOC)为0.56%～9.58%,平均3.97%。地球化学参数显示黔北煤田龙潭组泥页岩有机质类型与有机质成熟度匹配,有机碳含量较高,具有较好的生气能力。SEM场发射扫描电镜观测结果显示JC-1井泥页岩具有的微观孔隙主要包括粒内孔、粒间孔和微裂缝,具有丰富的微观孔隙,为页岩气提供了良好的储集空间。X射线衍射数据显示泥页岩脆性矿物含量为5.96%～87.27%,平均值为43.78%,脆性矿物含量较高,有利于进行压裂改造;泥页岩总厚达到48.03 m,占龙潭组总厚度的36.89%,具有2个有效页岩连续厚度大于15 m的层段。黔北煤田龙潭煤系富有机质泥页岩具备...     

基于Micro-CT技术的煤岩裂隙精细表征

为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函数可以克服裂隙两侧CT数由于非均质造成波动,较为准确拟合裂隙CT数曲线的衰减规律;利用高斯函数的峰度(PH)与曲线面积(MA)对裂隙分布形态进行测量,当裂隙开度较小时(0.24 mm),利用PH法测量有较高的准确性;当裂隙开度较大时(0.24 mm),MA法测量有较高的准确度;通过煤岩三维重建的裂隙3D可视化模型,可清晰识别煤中裂隙空间分布形态。根据三维裂隙区域中197个特征位置CT数分布的误差分析表明,采用参数PH法测量的平均误差为14.3%,而采用MA法测量的平均误差为17.1%,说明PH法具有较高的准确度。     

湘西北地区牛蹄塘组页岩气储层沉积展布及储集特征

摘要：利用湘西北地区最新钻探的井下资料、周边露头地质调查资料及大量样品的分析测试结果,对该地区牛蹄塘组页岩沉积展布及页岩气储集特征进行了系统研究。研究区牛蹄塘组页岩沉积相主要包括深水陆棚相、半深水陆棚相和浅水陆棚相三种,同时对湘西北地区牛蹄塘组地层沉积相进行了划分。牛蹄塘组页岩TOC值一般大于2.0%,其孔隙度主要分布于2%～5%之间,平均3.8%,孔隙以50nm以下的孔隙为主,具有一定的无规则孔结构。通过对页岩储集性能影响因素进行分析,富有机质页岩总孔体积的发育受TOC、粘土矿物、黄铁矿含量等因素影响,吸附能力的大小主要受TOC含量的控制。     

页岩微观结构灰度图像的标准化方法

采用灰度图像分析方法获取页岩孔隙结构参数是目前页岩微观结构表征的一种重要手段。在扫描成像过程中,往往需要根据样品自身特点调节亮度、对比度等参数以达到较好的成像效果,这会导致不同视域、不同样品的图像灰度分布特征发生变化,从而导致识别孔隙的灰度阈值产生差异。为了实现统一标准识别页岩孔隙,研究以SEM图像为例,由图像灰度分布影响因素分析入手,在提取一系列标志参考物灰度的基础上,通过合成灰度累计概率分布建立了待校正图像的代表性灰度分布,在此基础上确定了待标准图像与标准图像合成灰度累计概率分布之间的映射关系,采用图像灰度直方图匹配算法实现了图像标准化。研究结果表明,页岩中的孔隙、有机质、自生石英、黄铁矿等4种组分组合后可覆盖整个图像灰度分布,是有效的标志参考物组合。利用该标志物组合所合成灰度累计概率分布作为不同图像间的对比参数进行标准化,可以消除组分含量差异对灰度分布的影响,达到校正对比度和亮度等扫描参数设置差异对图像灰度的影响。经验证,该方法对采用不同拍摄参数的图像均具有较好的应用效果,经过标准化处理后的图像能够实现同一灰度阈值自动识别页岩孔隙和有机质等地质元素,提高了图像提取孔隙结构参数的可对比性,为页岩微观图像孔隙结构定量分析提供了可靠基础。