以瓊東南盆地崖城組海陸過渡相烴源巖為例,開展了50 MPa、100 MPa和150 MPa下的生烴模擬實驗,初步探討了壓力對烴類氣體生成與碳同位素分餾的影響。實驗結(jié)果表明:壓力的增加在熱解溫度較低時（等效鏡質(zhì)體反射率低于2.69%）可抑制烴類氣體生成,并且壓力對濕氣組分的抑制作用比甲烷更明顯;在較高熱解溫度下（等效鏡質(zhì)體反射率高于2.77%）壓力的作用不明顯或略微促進甲烷生成。烴類氣體生成動力學參數(shù)擬合結(jié)果表明,壓力增大在提高反應活化能的同時也增大了頻率因子,這是因為在封閉黃金管熱模擬實驗體系中壓力的增大使得氣體膨脹克服壓力做功增加的同時也使得反應物濃度增大。在5°C/Ma的升溫速率下,從50 MPa增大到150 MPa,每增加50 MPa進入生氣窗溫度大約升高10°C,當溫度高于260°C后壓力作用不再明顯。實驗結(jié)果還表明,相同熱解溫度下壓力增大使甲烷更富集¹²C₁,從50 MPa增大到150 MPa,甲烷碳同位素組成最大變輕幅度可達3.2‰。同時,不同壓力下甲烷的轉(zhuǎn)化率與碳同位素關系并非完全一致,說明壓力促使甲烷碳同位素組成變輕并非完全通... 

【文章來源】：天然氣地球科學. 2020,31(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同壓力下YC13-1-2井崖城組海陸過渡相干酪根生成烴類氣體演化

不同壓力下YC13-1-2井崖城組海陸過渡相干酪根生成甲烷碳同位素值演化

實驗結(jié)果表明，在熱解溫度低于520～560oC(EqVRO≈2.69%～2.77%）時壓力增大會抑制烴類氣體生成，超過這一溫度后壓力對烴類氣體生成作用影響較小，對甲烷的生成略有促進作用[圖1(a）]，但對濕氣仍表現(xiàn)為抑制作用[圖1(c）]。此外，壓力增大在增大反應活化能的同時也提高了反應的頻率因子（圖3）。本研究中壓力對活化能的影響與CARR等[2]的觀點一致，但壓力對頻率因子的影響卻完全相反。UGUNA等[11-12]認為，不同實驗結(jié)果得到壓力對有機質(zhì)熱演化作用不一致的主要原因可能與實驗裝置或方法的不同有關。CARR等[2]及UGANA等[11-12]采用的是定體積水熱增壓裝置，在整個反應過程中實驗體系體積保持不變，水壓增大并不會影響反應物濃度，并且水的存在阻礙了反應物分子之間的相互接觸，故而反應頻率因子降低。而封閉金管實驗中，由于氣體的生成造成黃金管內(nèi)生壓力越來越大，整個反應體系體積也在不斷膨脹。壓力增大抑制了烴類氣體膨脹，整個反應體系的體積減小，反應物濃度增大，分子碰撞頻率增大，故反應頻率因子增大。同時，壓力增大使得氣體膨脹做功增加，因而反應所需活化能增大，故低溫下壓力對烴類氣體的生成有抑制作用。但是，當熱解溫度高于520oC時（EqVRO>2.77%），活化能之間的差異對反應速率的影響逐漸變小，此時頻率因子增大的作用逐漸顯現(xiàn)出來，進而壓力增大開始略微促進甲烷的生成。從圖1(b）可以看出，壓力對甲烷生成的影響與C1-5烴類氣體相似，但影響相對較小，而壓力增大卻強烈抑制了C2-5重烴氣的生成[圖1(c）]，這可能與不同烴類氣體活化能的大小不同有關。有機質(zhì)在熱裂解過程中，長鏈自由基通過β-斷裂形成更小的自由基及烯烴分子[30-31]。甲烷的形成源自甲基自由基，而甲基自由基相對于C2-5自由基而言并不穩(wěn)定，因此β-斷裂給了甲基自由基更高的活化能，故形成甲烷需要的活化能明顯高于C2-5重烴氣[32]。因此，壓力增大甲烷活化能的增幅相對較小，進而對甲烷生成的影響也較小。然而C2-5由于活化能相對較低，因此壓力增大C2-5的活化能增幅明顯，故壓力對C2-5重烴氣生成的抑制作用也更強。至于不同壓力下C2-5重烴氣最大產(chǎn)量不同，則與濕氣組分裂解有關[8]。當熱解溫度超過濕氣組分裂解溫度后，濕氣組分開始裂解，C2-5重烴氣產(chǎn)量不再增加，因此熱解溫度升高至濕氣組分裂解溫度時的C2-5產(chǎn)氣量為最大產(chǎn)量，該最大產(chǎn)量可能不是實驗觀測到的最大產(chǎn)量。鑒于壓力增大抑制了C2-5濕氣組分的生成，故高壓下C2-5重烴氣最大生氣量降低。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]瓊東南盆地深水西區(qū)L25氣田天然氣成因、來源與成藏過程[J]. 張迎朝,李緒深,徐新德,甘軍,楊希冰,梁剛,何小胡,李興.  海相油氣地質(zhì). 2019(03)
[2]瓊東南盆地中央峽谷天然氣成藏特征及其主控因素[J]. 許懷智,張迎朝,林春明,裴健翔,劉云芝.  地質(zhì)學報. 2014(09)
[3]瓊東南盆地超壓研究進展及形成機制[J]. 蘇龍,鄭建京,王琪,沈懷磊,陳國俊.  天然氣地球科學. 2012(04)
[4]超壓環(huán)境有機質(zhì)熱演化和生烴作用機理[J]. 郝芳,鄒華耀,方勇,胡建武.  石油學報. 2006(05)
[5]超壓對有機質(zhì)熱演化的差異抑制作用及層次[J]. 郝芳,姜建群,鄒華耀,方勇,曾治平.  中國科學（D輯:地球科學）. 2004(05)
[6]瓊東南盆地溫壓場特征及其與油氣運聚的關系[J]. 朱光輝,陳剛,刁應護.  中國海上油氣.地質(zhì). 2000(01)



本文編號：3439363