油页岩半焦燃烧中灰分层的扩散动力学研究

本文用热重法测定了茂名、抚顺四种粒径(8mm以下)的页岩半焦在燃烧过程中所形成的灰分层中氧气的扩散系数.结合页岩半焦及灰分的孔隙率及孔径分布特性.用平行孔模型及无规则孔模型作了理论计算。实测与理论计算表明,半焦燃烧过程中氧气主要是通过微孔扩散的方式逐步向内扩散、燃烧.这和所观察到的缩核模型是吻合的.文中还根据扩散系数的实测值与理论值的关系求出茂名及抚顺页岩半焦的曲折因子.     

颗粒页岩半焦燃烧反应模型的研究

本文对7.5mm 以下四种粒径的抚顺和茂名油页岩半焦用热重仪恒温燃烧,考察燃烧过程的控制步骤.根据实验观察,数据处理及理论推导,可以认为颗粒页岩半焦的燃烧属于缩核反应模型。前期为气膜控制,后期为灰层扩散控制,燃烧速率递减.     

颗粒页岩半焦燃烧反应模型的研究

本文对7.5mm以下四种粒径的抚顺和茂名油页岩半焦用热重仪恒温燃烧,考察燃烧过程的控制步骤。根据实验观察,数据处理及理论推导,可以认为颗粒页岩半焦的燃烧属于缩核反应模型。前期为气膜控制,后期为灰层扩散控制,燃烧速率递减。     

颗粒油页岩半焦燃烧过程有效系数的研究

作者根据多孔固体催化剂工程设计中有效系数的定义,结合颗粒油页岩半焦(以下简称半焦)燃烧的特点,提出了用燃烧过程有效系数来研究半焦的燃烧过程,并根据半焦燃烧属于不变粒径的缩核反应,导出了有效系数的数学表达式,进而提出了缩核反应模型的适用性判据。作者还从理论上导得了燃烧过程有效系数最小点位置的表达式,并用燃烧过程有效系数的理论,对抚顺及茂名半焦的燃烧过程作了分析。     

颗粒油页岩燃烧动力学模型的研究

本文对抚顺、茂名颗粒页岩的燃烧动力学进行了研究。实验数据表明,颗粒页岩的恒速升温燃烧及快速升温后的等温段燃烧均符合不变粒径的缩核反应,即包括气膜层外扩散、灰分层内扩散及化学反应动力学三项阻力同时存在的燃烧动力学模型。在Universe-68计算机上,用改进的Simplex优化法及Simplex-Runge-Kutta法,以燃烧时间的实测值与计算值的偏差最小作为最佳目标,分别求解了上述两种页岩在两种燃烧条件下的各项动力学参数,实测值与理论值吻合较好。作者用总包一级反应模型对快速升温实验的快速升温段燃烧实验数据进行处理,得到较为满意的结果。     

页岩油组成的研究：III.页岩油〉350℃馏分结构参数的计算

应用结构参数及官能团浓度计算法对抚顺、茂名页岩油３５０￣４５０℃和〉４５０℃馏分的平均结构组成进行计算，以大致表征这两种页岩油馏分的化学结构性质。结构参数计算结果表明，茂名页岩油较抚顺页岩油有较高的芳碳率及芳烃缩合度。官能团浓度计算结果表明，茂名页岩油较抚顺页岩油含有稍多的杂原子化合物（如噻吩、酚类）和多环芳烃，而抚顺页岩油较茂名页岩油则含有更多的饱和烃和单环芳烃。两种计算结果都表明，页岩油〉４５     

页岩油组成的研究Ⅲ．页岩油>350°C馏分结构参数的计算

应用结构参数及官能团浓度计算法对抚顺、茂名页岩油３５０～４５０℃和＞４５０℃馏分的平均结构组成进行计算，以大致表征这两种页岩油馏分的化学结构性质。结构参数计算结果表明，茂名页岩油较抚顺页岩油有较高的芳碳率及芳烃缩合度。官能团浓度计算结果表明，茂名页岩油较抚顺页岩油含有稍多的杂原子化合物（如噻吩、酚类）和多环芳烃，而抚顺页岩油较茂名页岩油则含有更多的饱和烃和单环芳烃。两种计算结果都表明，页岩油＞４５０℃馏分较３５０～４５０℃馏分含有更多的多环芳烃、杂原子化合物等组分。     

鄂尔多斯盆地长7段页岩中甲烷解吸与扩散影响因素分析

页岩中的吸附气主要吸附在其有机质和黏土矿物成分上,生产时气体的解吸和扩散过程密切相关,共同决定了页岩气井开发中后期的产能状况。该文对甲烷在鄂尔多斯盆地延长组长7页岩中的解吸和扩散系数进行了测定实验,实验温度30℃,最高压力8MPa;将实验数据与扩散系数理论计算结果相结合,分析了不同样品对甲烷解吸和扩散的差异,并说明吸附平衡压力对气体在页岩中扩散影响的机理。结果表明：吸附平衡压力越小,页岩中气体最大解吸量越小,气体解吸量达到饱和的时间越短,对应甲烷在页岩中的扩散系数越大,而温度越低、粒径越小测扩散系数就越小;甲烷在页岩中的扩散系数随吸附平衡压力的增加而减小;甲烷在页岩上的吸附造成基质膨胀,解吸导致基质收缩,由此引起孔径的变化,从而决定了扩散类型和扩散系数。该研究对了解页岩中气体的传质机理,提高页岩气资源评价和产能预测水平有指导意义。     

基于动量方程的页岩气体扩散能力表征模型与实验研究

为揭示页岩微纳米孔隙中气体的扩散机理,针对页岩储层气体扩散能力难以定量表征的问题,基于考虑流体黏性的微分形式动量方程,建立了考虑页岩孔隙度、迂曲度和流动K_n数(气体分子平均自由程与流动特征尺度之比的气体扩散系数新模型,将模型与自主研发的页岩近平衡态实验进行验证,进而形成了页岩气扩散系数影响因素图版。研究表明:考虑了页岩孔隙度、迂曲度等多孔介质参数和流动K_n数,新建立的扩散系数更能准确表征页岩气扩散能力,与近平衡扩散流量吻合度达90%以上;扩散系数与压力负相关,而与孔隙直径正相关,在压力低于20 MPa、孔隙直径低于10 nm或K_n数高于0.2后必须考虑上述参数变化对扩散系数的影响。该研究实现了储层条件下页岩气扩散流量的定量计算,可用于页岩表观渗透率模型的建立,为不同生产阶段页岩气扩散对产量的贡献以及调整生产制度、提高单井产量提供科学依据。     

基于动量方程的页岩气体扩散能力表征模型与实验研究

为揭示页岩微纳米孔隙中气体的扩散机理,针对页岩储层气体扩散能力难以定量表征的问题,基于考虑流体黏性的微分形式动量方程,建立了考虑页岩孔隙度、迂曲度和流动K_(n)数（气体分子平均自由程与流动特征尺度之比,无量纲）的气体扩散系数新模型,将模型与自主研发的页岩近平衡态实验进行验证,进而形成了页岩气扩散系数影响因素图版。研究表明：考虑了页岩孔隙度、迂曲度等多孔介质参数和流动K_(n)数,新建立的扩散系数更能准确表征页岩气扩散能力,与近平衡扩散流量吻合度达90%以上。扩散系数与压力负相关而与孔隙直径正相关,在压力低于20MPa、孔隙直径低于10nm或K_(n)数高于0.2后必须考虑上述参数变化对扩散系数的影响。该研究实现了储层条件下页岩气扩散流量的定量计算,可用于页岩表观渗透率模型的建立,为不同生产阶段页岩气扩散对产量的贡献以及调整生产制度、提高单井产量提供科学依据。     

抚顺页岩油柴油馏分加氢脱硫动力学

针对抚顺页岩油柴油馏分加氢脱硫(HDS)反应的特点,采用集总的方法建立了抚顺页岩油柴油馏分加氢脱硫三集总动力学模型,并对相应的动力学参数进行了计算。结果表明,利用该模型计算得到的产物硫剩余率与实测值吻合较好,误差较小。该模型能够预测抚顺页岩油柴油馏分 HDS 过程中的硫化物脱除情况,所求取的动力学参数可靠,且模型具有一定的外推性。     

关于页岩干馏炉炉型改进问题

中华人民共和国的油母页岩加工工业中,抚顺式页岩干馏炉最为普遍。这种炉型的一个基本原则是将页岩半焦进行气化,因此往于馏炉的底部送入主风。对加工贫矿页岩来说,其半焦中的含碳量仅在5%左右,抚顺式干馏炉就显示出了严重的缺点。原则上讲,含碳量不超过5%的燃料在固定层内未必能进行正常的气化,这不必多谈,在实际上,连为正常的气     

页岩微孔结构及其对气体传质方式影响

页岩复杂的孔隙结构对页岩气赋存状态、储量计算以及多尺度传质具有重要影响。运用压汞和氮气吸附法测定了页岩孔隙结构参数,基于不同孔径中的气体努森数,分析了孔隙尺度与页岩气传质方式的关系。结果表明:页岩压汞孔喉分布曲线呈现明显的三峰特征,直径小于100nm的纳米孔占页岩基块总储渗空间的80%~95%;页岩纳米孔平均直径为3.78~10.09nm,纳米孔具有巨大的BET比表面,77%~99%的比表面集中分布于孔径小于10nm的纳米孔内;基于气体动力学理论,在页岩多尺度孔隙中,页岩气的传质方式可划分为无滑脱渗流、存在滑脱渗流、过渡流动以及分子扩散,孔隙尺度控制着气体的传质方式;在页岩气藏开采的不同时期,不同孔隙尺度中的气体传质方式是动态变化的;在气藏开采中后期,页岩孔隙尺度是影响气体扩散类型和扩散系数的重要因素。      

页岩油组成的研究V．抚顺、茂名页岩油（<350℃）中非极性硫化合物的分析

用硅胶／氧化铝双吸附剂柱色谱法结合二氯化钯／硅胶Ｇ薄层配位体色谱法对抚顺、茂名页岩油（＜３５０℃）中的噻吩类和硫醚类化合物进行了分离富集，再用气相色谱／质谱及气相色谱／火焰光度检测器分析了这些含硫化合物。以高含硫（硫含量为７．７％）的约旦页岩油（＜３５０℃）验证了这种分离方法的可行性，并以其部分化合物的色谱保留值作为鉴定时的标准。在抚顺油中共检出２０４种、茂名油中１５３种单环至四环的噻吩类化合物，但在两种油中均未检出硫醚类化合物。     

温度与有效应力对页岩扩散的敏感性研究

摘要：依据页岩扩散原理,采用页岩扩散系数测定装置,对龙山筇竹寺组多块页岩岩心开展扩散系数测定实验,分析温度与有效应力对页岩扩散系数的影响。 研究表明：页岩扩散系数与温度呈较好的指数关系,扩散系数温度敏感指数与温度同样具有较好的指数关系,通过扩散系数温度敏感性评价,分析出弱、中等偏强、超强的温度敏感区;有效应力对页岩扩散系数有明显的抑制作用,随有效应力的增加,扩散系数下降,二者呈较好的指数关系;通过扩散系数应力敏感评价,分析出弱、中等的应力敏感区。 该研究结果对于准确估算页岩气扩散损失量及资源评价具有重要意义。     

我国油页岩高效炼油技术通过鉴定

<正>中国高科技产业化研究会近日在北京组织召开了油页岩干馏炼油半焦燃烧供热发电一体化综合利用技术项目科技成果鉴定会。与会专家认为,该项目创新性强,技术水平国内领先。中国是一个油页岩资源丰富的国家,远景储量占世界第4位,在石油资源日渐减少的背景下,利用油页岩获取页岩油的重要性更加突出。2014年,中国页岩油产量达到800kt,但与发达国家相比,我国页岩油行业技术水平却相对滞后。目前,国内页岩油主要是通过抚顺式干馏炉干馏     

页岩储层基质气体扩散能力评价新方法

为了更好地评价页岩气在储层基质岩块中的流动能力,以便准确地预测页岩气水平井产量变化规律,以Fick第一定律为基础,依据物质平衡方程,建立了考虑在压差引起浓度差的作用下气体广义扩散能力评价模型,并提出了页岩气体扩散速率系数和扩散效率计算方法。在此基础上,设计了相应的页岩气体扩散能力评价实验装置和实验流程,通过在不同实验条件下的气体扩散实验,获得了随时间变化的气体累积扩散量,利用实验数据计算获得了页岩气体扩散系数、扩散速率系数、扩散效率及流动系数,进而对页岩扩散能力的影响因素进行分析。研究结果表明,页岩基质中的气体主要以广义扩散的方式为压裂裂缝中气体流动提供重要补充;页岩渗透率决定着页岩气体扩散能力大小,渗透率越大,扩散能力越强,而孔隙度与页岩扩散能力相关性小。     

页岩气扩散实验与数学模型

在地层条件下,页岩气流动状态受多尺度效应影响,包含黏性流、扩散流以及滑脱流等,气体的产出是多种机制协同作用的结果,前人提出的扩散模型已不能准确地描述页岩气在基质中的扩散行为。为了定量表征页岩气扩散能力的影响因素,揭示气井在全生命周期开发过程中的流动规律以及对产能的影响,利用自主研发的高温高压近平衡态实验系统,开展了页岩气在0~1 MPa微压差条件下的流动实验,并提出一种综合考虑渗透率、温度与压力的扩散系数计算方法,成功地运用于川南地区五峰组-龙马溪组页岩中,指出该地区优质储层扩散产量成为主控因素时临界开发压力为4.5 MPa,对于页岩气井产能评价以及扩散能力的表征有重要的意义。通过实验结果与理论分析表明,扩散在高温、低渗、低压力条件下会有更高的分配系数,考虑了基质渗流能力的扩散系数模型能更好地运用在实际流动中,忽略扩散的影响将对产能计算带来较大误差。     

抚顺式干馏炉要不要发生段——从鲁奇炉抚顺页岩干馏试验结果得到的一些看法

从“石油炼制”创刊号上,我们很兴奋地看到抚顺页岩在5吨鲁奇炉干馏的结果。结果告诉我们:抚顺页岩干馏采油效率可以提高到95%。从按语中更知道,这项试验将进一步进行,同时新的方型发生式干馏炉也在考虑设计中。这为我们页岩干馏工作者带来了一个新的大有希望的改进方向。抚顺页岩含油率不高。它能够工业化是由于半焦在发生炉中气化,保证了热源的自给,因而在经济上站住了脚。它已享有几十年的盛誉,现在訾言不要发     

高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷吸附—扩散性能的实验分析

煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性能是煤层气/页岩气资源评价的关键参数之一。通过对晋城矿区寺河井田二叠系山西组3号煤层样和华南古生界下志留统龙马溪组页岩样进行低温液氮和甲烷等温吸附实验,剖析了高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷的吸附—扩散性能,建立了煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性模型,对比分析了煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性能的差异性和控制机理。结果表明,高演化富有机质页岩样和高煤阶煤样的孔容均主要由介孔和大孔贡献,比表面积主要由微孔和介孔贡献,且高演化富有机质页岩样纳米孔隙更发育,比表面积和孔容要大于煤样。高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷的吸附和扩散规律服从Langmuir方程,高演化富有机质页岩中甲烷吸附性能明显低于高煤阶煤,且随着高演化富有机质页岩TOC含量的增加而增高;但其对甲烷扩散性能要高于高煤阶煤一个数量级。高演化富有机质页岩样中孔隙多为开放型,而高阶煤基质孔隙多为半封闭型。对于半封闭型孔隙,强吸附质的溶入会改变吸附剂的大分子结构,其吸附与解吸过程不是可逆的,存在解吸滞后现象,导致高演化富有机质页岩与高煤阶煤中甲烷解吸—扩散过程与扩散—吸附过程中的扩散性能差异性。