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盆地深部和近海盆地普遍存在高压、超压现象,而压力对有机质的热演化及生烃有很大的影响。随着勘探技术发展,越来越多的超压油田被发现,压力对有机质演化及生烃的作用越来越受到关注,已经成为国内外油气领域的热点之一。许多学者进行了关于压力对有机质生烃以及演化方面的研究,然而由于实验条件及样品的差异得出了不同的结论。本文旨在探讨压力对有机质生烃及演化影响的本质:在不同温度、压力下,对不同样品展开热模拟实验研究,在此基础上开展了油裂解生烃的动力学的研究,求得高压下原油裂解的动力学模型。最后开展了费托合成与松辽盆地的深部气体来源的热模拟实验研究。
低压下的有水与无水热解实验结果显示,压力增加使气态烃总体积增加、气体总体积变小。分析认为,气态烃类的增加主要源于二氧化碳和氢气的合成。不同压力(程序升温条件)下的实验结果证实合成甲烷占烃类甲烷总产率3-20%。在高压下,随着压力的增加,气体总体积、气态烃、二氧化碳体积都变大,而氢气体积减少。甲烷、乙烷碳、氢同位素变重。压力对气态烃的影响主要表现在对其反应历程的改变,压力增加有利于无机气体的合成,导致了气态烃在高压下量的增加及同位素变重。
研究表明,压力增加,粘土矿物和干酪根裂解的气态烃产率变大。这是由于高压下粘土矿物的晶层结构发生改变,导致催化活性得到提高。
完善了油裂解动力学的实验,并推导出高压下的动力学模型,获得温度、压力变化在原油裂解成气过程中的关系,为高压下有机质的生烃研究奠定了坚实的理论基础。
提出了非生物成因气的判识方法。同位素计算结果表明,松辽盆地深部气态烃主要来自高成熟的油型气与煤层气,非生物成因气较少。高成熟油型气与煤型气的混合是造成其同位素发生倒转的主要原因。