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生烴動力學(xué)模擬在頁巖油原位轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用

2020-01-09 06:03:28張斌于聰崔景偉米敬奎李化冬賀飛
石油勘探與開發(fā) 2019年6期
關(guān)鍵詞:生烴烴源成熟度

張斌,于聰,崔景偉,米敬奎,李化冬,賀飛

(1.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司油氣地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;2.中國石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083;3.中國石油勘探開發(fā)研究院頁巖油研發(fā)中心,北京 100083)

0 引言

美國頁巖油氣開發(fā)獲得巨大成功,大大推動了全球頁巖油氣的油氣勘探開發(fā)[1-8]。中國海相頁巖氣開發(fā)取得重大成效,陸相頁巖油能否成功目前已廣為業(yè)界所關(guān)注[9-11]??傮w而言,中國發(fā)育的陸相頁巖受熱演化程度控制,發(fā)育中高與中低成熟度兩種類型頁巖油。近年來,針對中高成熟度頁巖層系,前人已在頁巖油氣資源潛力、滯留烴含量、頁巖孔隙結(jié)構(gòu)等方面開展了大量研究[12-14]。近期采用水平井體積壓裂技術(shù),在多個盆地獲得重要發(fā)現(xiàn),證實(shí)中高成熟度頁巖油具有良好的油氣勘探前景。中低成熟度富有機(jī)質(zhì)頁巖層系因成熟度偏低、生成的烴類物質(zhì)相對局限,富有機(jī)質(zhì)頁巖層系中大量有機(jī)質(zhì)尚未轉(zhuǎn)化,通過后期人工加熱使其轉(zhuǎn)化生烴,潛力非常大。2005年以來,中國石油天然氣集團(tuán)有限公司與殼牌公司開展了合作研究,評價了中低成熟度富有機(jī)質(zhì)頁巖原位轉(zhuǎn)化潛力,探索了原位加熱轉(zhuǎn)化方法,研究認(rèn)為[10],適合原位轉(zhuǎn)化的富有機(jī)質(zhì)頁巖有機(jī)碳含量(TOC)必須高于6%,鏡質(zhì)體反射率(Ro)以0.5%~1.0%最佳;中國中低成熟度陸相頁巖油原位轉(zhuǎn)化技術(shù)可采資源量石油約(700~900)×108t,天然氣約(60~65)×1012m3,潛力巨大。

由于原位加熱需要消耗其他能源。一般來說,加熱溫度越高,加熱時間越長,能量消耗越大。本文沒有對巖石熱導(dǎo)率等其他因素開展討論,不能準(zhǔn)確計(jì)算原位加熱所需要的能量。在中低成熟度頁巖地下原位加熱過程中,溫度過低或加熱時間過短,有機(jī)質(zhì)難以規(guī)模生烴;溫度過高或加熱時間過長,則可能造成過度加熱,不僅增加不必要的能量消耗,而且致使大量液態(tài)烴裂解成氣,影響經(jīng)濟(jì)效益。因此,確定適宜的加熱溫度或升溫程序,以最小的能量消耗獲取最高的油氣轉(zhuǎn)化效率,是提升中低成熟度頁巖開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問題。

生烴動力學(xué)是油氣生成理論的重要組成部分,其核心原理是阿倫尼烏斯方程所表示的時間-溫度互補(bǔ)效應(yīng),即將烴源巖生烴過程視為若干個串連或并列的化學(xué)反應(yīng),通過實(shí)驗(yàn)室快速升溫模擬獲取烴源巖生烴動力學(xué)參數(shù),應(yīng)用這些參數(shù)計(jì)算地質(zhì)條件下緩慢升溫過程中的成烴轉(zhuǎn)化率,為研究油氣生成溫度和時間提供重要依據(jù)[15-25]。頁巖油地下原位加熱轉(zhuǎn)化,其過程與實(shí)驗(yàn)室生烴動力學(xué)模擬相似。本文將生烴動力學(xué)理論和方法應(yīng)用到頁巖原位轉(zhuǎn)化效率求取,通過實(shí)驗(yàn)室模擬,獲得生烴動力學(xué)參數(shù),然后計(jì)算富有機(jī)質(zhì)中低成熟度頁巖原位人工加熱生烴所需要的溫度和時間,為頁巖原位轉(zhuǎn)化提供依據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)適合原位轉(zhuǎn)化的重點(diǎn)地區(qū)評價,本文選取了埋藏相對較淺、成熟度相對較低、生油潛力高的松遼盆地西北部白堊系嫩江組嫩一段(1號樣品)、鄂爾多斯盆地西南部三疊系延長組7段(2號樣品)、柴達(dá)木盆地古近系下干柴溝組上段(3號樣品)和準(zhǔn)噶爾盆地東部吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組(4號樣品)共4個富有機(jī)質(zhì)頁巖樣品開展實(shí)驗(yàn)研究,樣品信息如表1所示。

表1 烴源巖樣品初始地球化學(xué)參數(shù)

首先對上述 4個樣品進(jìn)行常規(guī)巖石熱解、有機(jī)碳及鏡質(zhì)體反射率分析,獲得有關(guān)烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度等基本地球化學(xué)參數(shù)[25]。其次開展生烴動力學(xué)模擬。使用的儀器是Rock-Eval 6,升溫過程為:將熱解儀溫度快速升高到300 ℃,恒溫3 min除去游離烴,然后分別以 10 ℃/min、20 ℃/min、30 ℃/min、40 ℃/min和50 ℃/min的升溫速率將熱解溫度提高到600 ℃,獲取樣品在不同升溫速率條件下的產(chǎn)烴率曲線,作為生烴動力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地質(zhì)體是一個半開放體系,烴源巖在地下原位加熱轉(zhuǎn)化過程中,一方面生成的油氣會從烴源巖中排出進(jìn)入鄰近的粉砂巖或者砂巖夾層中,尤其是受高溫高壓的影響,其排烴效率較高;另一方面在加熱的同時附近會有開發(fā)井及時開采生成的油氣,因此頁巖原位轉(zhuǎn)化過程中油氣的排驅(qū)通道應(yīng)該是暢通的,油氣主要來自于干酪根的初次裂解,液態(tài)烴二次裂解所占比例并不高。因此使用Rock-Eval熱解儀模擬的動力學(xué)參數(shù)可以用于頁巖原位加熱。

為了對比烴源巖油氣產(chǎn)率,將柴達(dá)木盆地西部古近系巖心(3號樣品)處理成干酪根(用鹽酸和氫氟酸除去大部分礦物),開展黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn),其升溫過程為:將金管內(nèi)溫度從室溫快速升高到 250 ℃,恒溫30 min,然后以20 ℃/h的速率升溫至預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度,然后迅速冷卻至室溫。目標(biāo)溫度分別為300 ℃、310 ℃、320 ℃、330 ℃、340 ℃、350 ℃、360 ℃、370 ℃、380 ℃、390 ℃、400 ℃、410 ℃、420 ℃、430 ℃、440 ℃、450 ℃、475 ℃和500 ℃。待冷卻至室溫后,剪開黃金管,用二氯甲烷抽提獲得液態(tài)烴,從而獲得不同溫度條件下干酪根生成油的數(shù)量。

以上實(shí)驗(yàn)分析均在中國石油油氣地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

巖石熱解和有機(jī)碳分析結(jié)果如表1所示。從中可以看出,4個樣品均具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度。3號樣品烴源巖TOC值為4.69%,干酪根TOC值為34.84%;另外3個樣品TOC值均超過6%,最高可達(dá)19.17%,符合原位加熱轉(zhuǎn)化的有機(jī)質(zhì)豐度標(biāo)準(zhǔn);巖石樣品熱解烴含量(S2)都很高,均超過30 mg/g,最高可達(dá)96.19 mg/g,指示烴源巖在高溫加熱條件下可形成的烴類數(shù)量非??捎^。單位有機(jī)碳的生烴量(IH)也都很高,其中2號樣品最低,為502 mg/g,為Ⅱ1型有機(jī)質(zhì),其他均超過600 mg/g,最高可達(dá)840 mg/g,為Ⅰ型有機(jī)質(zhì)。類型指數(shù)(S2/S3)均大于5,揭示所有烴源巖均為傾油型有機(jī)質(zhì)。烴源巖內(nèi)殘留游離烴含量(S1)普遍不高,多數(shù)小于10 mg/g,S1/TOC值一般都小于50 mg/g,表明未加熱條件下,烴源巖中的游離烴數(shù)量有限。3號樣品S1/TOC值相對較高,可能與咸化湖相烴源巖早期生烴有關(guān)。

烴源巖成熟度是富有機(jī)質(zhì)頁巖生烴潛力評價的重要指標(biāo)。對上述4個樣品均開展了鏡質(zhì)體反射率測定,但由于湖相烴源巖中鏡質(zhì)體含量低,每個樣品測試點(diǎn)不足10個,結(jié)果僅供參考。本文綜合巖石熱解數(shù)據(jù),對這4個樣品的成熟度做出初步判斷。1、2、3號樣品Tmax值均在435 ℃左右,IH值很高,S1值很低,指示烴源巖處于未成熟演化階段。4號樣品Tmax值為440 ℃,IH值高達(dá)840 mg/g,S1/TOC值僅為17 mg/g,對應(yīng)于低成熟演化階段。

以生烴模擬為基礎(chǔ),應(yīng)用生烴動力學(xué)方法,即可模擬地質(zhì)加溫條件下的油氣轉(zhuǎn)化率與加熱溫度和時間關(guān)系。本文使用的是平行一級反應(yīng),其基本假設(shè)是干酪根生烴過程可以分解為若干個不同類型組分生烴,這些組分發(fā)生相互獨(dú)立的平行化學(xué)反應(yīng),每個反應(yīng)具有特有的熱穩(wěn)定性,即具有特有的生烴動力學(xué)參數(shù),干酪根生烴是這些不同組分生烴反應(yīng)的總和,每個組分反應(yīng)對總體生烴反應(yīng)的貢獻(xiàn)取決于該組分的豐度。該反應(yīng)可用以下公式表達(dá)[15-16]:

反應(yīng)速率ki可用阿倫尼烏斯方程表示[15-16],即:

本文基于不同升溫速率獲得的產(chǎn)烴率曲線,應(yīng)用動力學(xué)模擬軟件,計(jì)算烴源巖的活化能、指前因子等參數(shù)。該軟件詳細(xì)的生烴動力學(xué)計(jì)算過程見文獻(xiàn)[15-18]。

通過生烴動力學(xué)擬合計(jì)算,獲得 4個樣品的生烴活化能和指前因子(見圖1)。1號樣品熱解活化能最低,且相對分散,活化能分布范圍在155~210 kJ/mol,主峰為197 kJ/mol,加權(quán)平均數(shù)為192.61 kJ/mol,指前因子為1.96×1010s-1。2號樣品和3號樣品的活化能基本相近,2號樣品主峰為202 kJ/mol,占80%,其次是210 kJ/mol,占12%,活化能加權(quán)平均值為204 kJ/mol,指前因子為4.10×1010s-1;3號樣品活化能主峰為210 kJ/mol,占96%,加權(quán)平均值為209.45 kJ/mol,指前因子1.49×1011s-1。4號樣品活化能最高,且最集中,主峰為227 kJ/mol,占99%,加權(quán)平均值為227.09 kJ/mol,指前因子為1.82×1012s-1。

根據(jù)上述生烴動力學(xué)參數(shù),應(yīng)用平行一級反應(yīng)模型,即(3)式和(4)式,即可計(jì)算烴源巖在其他加熱條件下的原位成烴轉(zhuǎn)化率:

圖1 4個樣品的活化能直方圖

在本文中,由于是固定溫度下持續(xù)加熱,即Tu=T0,這會使得公式(3)無法計(jì)算。為了使公式(3)順利計(jì)算,令T0=Tu-1,計(jì)算方法詳見文獻(xiàn)[19]。

圖2是2號樣品在5個不同的升溫速率下轉(zhuǎn)化率的實(shí)測值與計(jì)算值的對比,由圖2可見,在各個升溫速率下烴源巖轉(zhuǎn)化率的實(shí)測值與計(jì)算值吻合較好,表明應(yīng)用該方法計(jì)算的結(jié)果基本可靠。另外 3個樣品也可以得到類似的曲線,在此不再贅述。

將生烴動力學(xué)模擬計(jì)算與黃金管模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),兩者在 380 ℃之前基本一致,當(dāng)溫度超過380 ℃后,液態(tài)烴發(fā)生裂解(見圖3)。

圖2 2號樣品轉(zhuǎn)化率與加熱溫度的關(guān)系曲線

圖3 3號樣品黃金管熱模擬與生烴動力學(xué)模擬結(jié)果對比

以 3號樣品為例,黃金管模擬實(shí)驗(yàn)表明,干酪根在 300 ℃開始有少量液態(tài)烴產(chǎn)出,之后逐漸增多,至380 ℃時產(chǎn)油量最高,超過800 mg/g,成烴轉(zhuǎn)化率接近96%,之后液態(tài)烴開始裂解,總量呈下降趨勢,450 ℃時降至200 mg/g以下。根據(jù)生烴動力學(xué)計(jì)算,該樣品在溫度小于300 ℃時的成烴轉(zhuǎn)化率不足10%,至350 ℃時達(dá)到50%,380 ℃時即可達(dá)到98%。

通過鏡質(zhì)體反射率換算,樣品主生油期Ro值為0.7%~1.0%,Ro值大于 1.0%后液態(tài)烴開始裂解,至Ro值大于1.5%液態(tài)烴產(chǎn)量低于200 mg/g(見圖4)。這一結(jié)果與經(jīng)典油氣生成模式相吻合,證實(shí)生烴動力學(xué)模擬和黃金管模擬結(jié)果是可信的。

圖4 3號樣品液態(tài)烴產(chǎn)率與Ro的關(guān)系

3 討論

3.1 有機(jī)質(zhì)成烴轉(zhuǎn)化活化能與成熟度關(guān)系

烴源巖裂解生烴活化能與熱解最高峰溫度(Tmax)都反映了有機(jī)質(zhì)裂解生烴的難易程度,兩者均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)接近0.83(見圖5)。由于數(shù)據(jù)點(diǎn)相對較少,該線性公式是否具有普遍意義還有待更多樣品的分析檢驗(yàn)。

成熟度同時影響著活化能分布的集中程度。從 4個典型樣品來看,1號樣品成熟度最低,其活化能也最低,且頻率分布最為分散,主峰權(quán)重占70.84%,低于主峰的權(quán)重占25.67%;而4號樣品成熟度最高,活化能也最高,主峰權(quán)重占98.86%。這可能反映出未成熟有機(jī)質(zhì)早期生烴階段可溶有機(jī)質(zhì)存在一定貢獻(xiàn),而進(jìn)入低成熟—成熟演化階段,則以干酪根生烴為主,生烴活化能相對集中。

圖5 4個樣品活化能與熱解最高峰溫度的關(guān)系

3.2 升溫速率對有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速率的影響

以2號樣品為例,圖6是Rock-Eval熱模擬獲得的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率與加熱溫度、加熱時間的關(guān)系曲線,可以看出,5條加熱溫度與轉(zhuǎn)化率關(guān)系曲線趨勢基本一致,生烴階段大體平行,慢速升溫靠左,快速升溫靠右;升溫速率越慢,達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需要的溫度越低。如要達(dá)到50%的轉(zhuǎn)化率,升溫速率為10 ℃/min時需要450 ℃,而升溫速率為50 ℃/min時則需要480 ℃,二者相差30 ℃。5條加熱時間與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系曲線則呈現(xiàn)明顯差異,即升溫速率越快,曲線越陡;快速升溫靠左,慢速升溫靠右;升溫速率越慢,要達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需要的時間越長。同樣是達(dá)到50%的轉(zhuǎn)化率,以50 ℃/min的升溫速率僅需要8 min,而以10 ℃/min的升溫速率則需要20 min。

圖6 同一樣品(2號樣品)不同升溫速率生烴轉(zhuǎn)化率與加熱溫度(a)、時間(b)的關(guān)系曲線

3.3 頁巖地下恒溫加熱轉(zhuǎn)化的溫度

地下原位加熱有兩種升溫方式:恒溫加熱和持續(xù)升溫加熱。關(guān)于恒溫加熱,最重要的是確定加熱溫度?;谇拔乃⒌?4個樣品的生烴動力學(xué)參數(shù),分別計(jì)算了4個樣品在250 ℃、270 ℃、290 ℃、300 ℃、310 ℃和330 ℃加溫條件下的轉(zhuǎn)化率,在較長的加熱時間內(nèi)(本文模擬計(jì)算假定的最長時間為 300 d),可以得出4個樣品的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線(見圖7)。

加熱溫度過低,并不能有效促進(jìn)烴類轉(zhuǎn)化;如加熱溫度為250 ℃時,加熱300 d后,除1號樣品轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%外,其他樣品轉(zhuǎn)化率均低于40%(見圖7a)。加熱溫度達(dá)到270 ℃時,加熱300 d后,1號樣品轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%,2號和3號樣品轉(zhuǎn)化率在80%左右,4號樣品仍低于40%(見圖7b),轉(zhuǎn)化率仍然不高。當(dāng)溫度增加到300 ℃時,只需經(jīng)過50 d加熱,1、2、3號樣品轉(zhuǎn)化率均已超過 90%,4號樣品也達(dá)到了 65%以上(見圖7d)。而當(dāng)溫度達(dá)到330 ℃時,則1、2、3號樣品在5 d內(nèi)轉(zhuǎn)化率超過90%,4號樣品也在10 d后達(dá)到90%(見圖7f)。

成烴轉(zhuǎn)化率與加熱時間呈正相關(guān)關(guān)系,加熱時間越長,轉(zhuǎn)化率越高,但并非呈簡單的線性關(guān)系,而是隨著加熱時間的持續(xù),轉(zhuǎn)化率曲線呈現(xiàn)早期快速增加、后期緩慢增加的趨勢,且 4個樣品的成烴轉(zhuǎn)化率有明顯差異。在實(shí)驗(yàn)室條件下,300 ℃被認(rèn)為是游離烴揮發(fā)的溫度,短時間內(nèi)不會造成干酪根裂解而形成新的油氣。通過動力學(xué)計(jì)算發(fā)現(xiàn),如果加熱時間較長,300 ℃條件下干酪根成烴轉(zhuǎn)化率較高。1號樣品加熱5 d轉(zhuǎn)化率即可超過50%,2號和3號樣品在加熱5 d后轉(zhuǎn)化率都可達(dá) 25%,4號樣品轉(zhuǎn)化率也達(dá)到 20%。當(dāng)持續(xù)加熱30 d后,1號樣品轉(zhuǎn)化率可達(dá)94%,2號樣品達(dá)到82%,3號樣品達(dá)到 83%,4號樣品轉(zhuǎn)化率達(dá)到 67%(見圖7d)。由此可見,如果采用恒溫加熱方式,不同地區(qū)發(fā)育的頁巖所需要的加熱溫度有所差異。針對本文中選用的樣品,持續(xù)加熱溫度建議在270~300 ℃,經(jīng)過50~300 d的加熱,可達(dá)到90%以上的轉(zhuǎn)化率。溫度過低(小于270℃)則轉(zhuǎn)化速率過低;管溫度過高(大于300 ℃)時在較短時間內(nèi)能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率,但可能導(dǎo)致加熱過度,液態(tài)烴裂解,降低經(jīng)濟(jì)價值。

圖7 4個樣品成烴轉(zhuǎn)化率與加熱時間的關(guān)系曲線

3.4 頁巖地下持續(xù)升溫的轉(zhuǎn)化溫度

關(guān)于持續(xù)升溫加熱轉(zhuǎn)化,確定升溫速率是原位轉(zhuǎn)化過程中需要考慮的一項(xiàng)重要參數(shù)。殼牌公司針對美國綠河頁巖開展的原位轉(zhuǎn)化先導(dǎo)試驗(yàn),使用的加熱速率約15 ℃/月,大約經(jīng)過2年時間加熱到350 ℃[26-28]。根據(jù)動力學(xué)計(jì)算,較低的升溫速率(如3 ℃/月)可以降低生烴所需的溫度(300 ℃即可完成生烴),而較高的升溫速率(如 90 ℃/月)則需要更高的溫度(大約350 ℃)。

本文以鄂爾多斯地區(qū) 2號樣品為例,分別計(jì)算了1 ℃/月、3 ℃/月、15 ℃/月、60 ℃/月、90 ℃/月、150 ℃/月升溫速率下的成烴轉(zhuǎn)化率,起始溫度為40 ℃,終止溫度為400 ℃(見圖8)??梢钥闯觯诼偕郎貤l件下(1 ℃/月、3 ℃/月和 15 ℃/月),主生烴階段在225~325 ℃,225 ℃時成烴轉(zhuǎn)化率均小于5%。至 325 ℃時,成烴轉(zhuǎn)化率均超過 95%(見圖8a—圖8c)。而在快速升溫條件下(60 ℃/月、90 ℃/月和 150 ℃/月),主生烴階段在275~350 ℃,275 ℃時成烴轉(zhuǎn)化率均小于10%,至350 ℃時,轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上(見圖8d—圖8f)。

一般情況下,在恒速升溫條件下主生烴期對應(yīng)的溫度均在225~350 ℃,升溫速率越快,所對應(yīng)的主生烴期溫度越高。因此,為提高經(jīng)濟(jì)效益,選擇相對較高的升溫速率(如60~150 ℃/月),即可在較短時間內(nèi)(2.5~6.0月)獲得較高的生烴轉(zhuǎn)化率。

以上研究主要針對4個典型地區(qū)的頁巖樣品進(jìn)行,由于樣品來自不同沉積盆地,其沉積環(huán)境、頁巖有機(jī)質(zhì)類型與富集程度、熱演化程度差異較大,因此其活化能的分布也有很大差異。本文并沒有探討樣品的沉積環(huán)境、生烴組分特征等對成烴轉(zhuǎn)化率的影響,模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果反映了樣品的生烴特征。因此,在具體地區(qū)開展頁巖原位轉(zhuǎn)化先導(dǎo)試驗(yàn)之前,建議有針對性地開展生烴動力學(xué)模擬和計(jì)算,以獲得更加合理的動力學(xué)參數(shù),為原位加熱轉(zhuǎn)化提供更加合理的加熱方案。

圖8 2號樣品不同升溫速率下成烴轉(zhuǎn)化率與加熱溫度的關(guān)系曲線

4 結(jié)論

不同地區(qū)發(fā)育的陸相頁巖生烴動力學(xué)參數(shù)存在一定差異,基于本文所選樣品研究,成熟度是頁巖原位轉(zhuǎn)化重要的控制因素,成熟度越高,成烴反應(yīng)活化能越高,且越集中。

生烴動力學(xué)模擬方法可以為中低成熟度頁巖原位加熱轉(zhuǎn)化率的求取提供重要參數(shù),恒溫加熱條件下,較為理想的加熱溫度是270~300 ℃;溫度過低成烴轉(zhuǎn)化速率太慢,溫度過高盡管較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%,但可能會導(dǎo)致加熱過度,增加不必要的能源消耗。

升溫速率也是持續(xù)升溫加熱需要考慮的重要參數(shù)??傮w而言,在 1~150 ℃/月升溫速率范圍內(nèi),主生烴期對應(yīng)的溫度為225~350 ℃。為提高經(jīng)濟(jì)效益,選擇相對較高的升溫速率(如 60~150 ℃/月),既可以避免加熱過程中不必要的能源浪費(fèi),又可以在較短時間內(nèi)(2.5~6.0月)獲得較高的生烴轉(zhuǎn)化率。

本文沒有探討烴源巖的沉積環(huán)境、生烴組分特征等對成烴轉(zhuǎn)化率的影響,模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果僅僅反映所選樣品本身的生烴特征。開展中低成熟度陸相頁巖油原位轉(zhuǎn)化先導(dǎo)試驗(yàn)時,建議有針對性開展生烴動力學(xué)模擬和計(jì)算,獲得更加合理的動力學(xué)參數(shù),為原位加熱轉(zhuǎn)化提供更加合理的加熱方案。

致謝:本文編寫過程中得到了中國石油勘探開發(fā)研究院胡素云教授、張水昌教授、朱如凱教授等的指導(dǎo)和幫助,商斐、姚立邈等協(xié)助完成了部分樣品采集工作,在此表示衷心地感謝!

符號注釋:

Ai——第i種組分生烴反應(yīng)的頻率因子,s-1;D——升溫速率,℃/min;Ei——第i種組分反應(yīng)的活化能,kJ/mol;ki——第i種組分的反應(yīng)速率,mol/min;R——?dú)怏w常數(shù),8.314 J/(mol·K);t——反應(yīng)時間,min;T——加熱溫度,℃;T0——初始溫度,℃;Tu——終止溫度,℃;X——干酪根累計(jì)轉(zhuǎn)化率,%;Xi——第i種組分的轉(zhuǎn)化率,%;Xoi——第i種組分的豐度,%。

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