與傳統(tǒng)的化石能源如煤、石油和天然氣不同,油頁(yè)巖屬于非常規(guī)油氣資源,其所富含的干酪根是未成熟的生烴物質(zhì),高溫裂解才會(huì)形成油氣產(chǎn)物。我國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量豐富,尤其廣泛分布在松遼盆地。探究油頁(yè)巖原位裂解新工藝,對(duì)提高頁(yè)巖油有效開采效率、降低開采成本具有重要意義。油頁(yè)巖地下原位熱解開采過(guò)程中,驅(qū)替壓力與熱解工藝是影響油收率的重要因素。驅(qū)替壓力過(guò)高將導(dǎo)致周圍巖層產(chǎn)生應(yīng)力破壞,進(jìn)一步導(dǎo)致油氣產(chǎn)物的外流,降低油氣采收效率;驅(qū)替壓力過(guò)低,不足以疏通壓裂地層,導(dǎo)致熱傳遞過(guò)程的局限性,也會(huì)影響采收效率。載熱超臨界二氧化碳熱解油頁(yè)巖工藝是一種萃取輔助高溫?zé)峤獾膭?chuàng)新方法,其驅(qū)替壓力可以隨地層深度自主調(diào)節(jié),在致密多孔介質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散能力和對(duì)有機(jī)質(zhì)的萃取作用明顯,因此提出該工藝作為油頁(yè)巖開采的創(chuàng)新思路。本文在閱讀大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上掌握了基本的油頁(yè)巖地下原位熱解開采方法以及裂解動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)知識(shí)。首先采用TG-DSC聯(lián)用技術(shù)探究氮?dú)馀c二氧化碳?xì)夥諏?duì)油頁(yè)巖熱解的影響,獲得油頁(yè)巖熱解反應(yīng)的控制機(jī)理和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明:油頁(yè)巖的熱解反應(yīng)符合Johnson-Mehl-Averami界面反應(yīng)的控制機(jī)理。相比于氮?dú)鈿夥栈罨?1... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：154 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

近年我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文4一種隱患。美國(guó)、日本等經(jīng)濟(jì)大國(guó)也不例外，尤其是在第一次石油危機(jī)中，美國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)下降了14%，日本工業(yè)生產(chǎn)下降了20%以上，所有工業(yè)化國(guó)家的經(jīng)濟(jì)都明顯放慢。調(diào)整能源結(jié)構(gòu)與能源轉(zhuǎn)型逐步進(jìn)入人們視野，常規(guī)能源的急劇消耗與儲(chǔ)量短缺，引起人們?cè)絹?lái)越關(guān)注能源的轉(zhuǎn)型問題。如何調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高能源有效利用率，轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方向的同時(shí)逐步過(guò)渡對(duì)常規(guī)能源的依賴，發(fā)展新能源的同時(shí)兼顧非常規(guī)能源的勘探與開發(fā)等成為科研面臨的重點(diǎn)與難點(diǎn)。我國(guó)非常規(guī)能源的種類豐富而且發(fā)展?jié)摿Υ螅绕湟皂?yè)巖氣、煤層氣、油砂、稠油、天然氣水合物、油頁(yè)巖等為代表。油頁(yè)巖是細(xì)粒沉積巖屬于非常規(guī)能源的一種，其原生孔隙內(nèi)賦存的干酪根是未成熟的生烴介質(zhì)[5]。加熱可以促進(jìn)干酪根的熟化，當(dāng)溫度達(dá)到干酪根的熱分解溫度之后，干酪根裂解可以產(chǎn)生油頁(yè)巖油與氣。錢家麟等認(rèn)為，油頁(yè)巖資源可以作為石油的替代能源[6]。長(zhǎng)期以來(lái)從油頁(yè)巖中提取頁(yè)巖油的開采開發(fā)工藝以地面干餾為主,如圖1-3所示，就是將油頁(yè)巖從地下開采出來(lái)以后，運(yùn)輸至地面，然后完成粉碎剝離、粒度篩選等工藝。在無(wú)氧條件下將油頁(yè)巖放在干餾爐中加熱到450℃~550℃，持續(xù)保溫，根據(jù)樣品量的多少確定保溫時(shí)間[7]。充分保溫之后，使油頁(yè)巖內(nèi)部的干酪根受熱裂解轉(zhuǎn)化成頁(yè)巖油。代表性的干餾爐有：中國(guó)的撫順式干餾爐、愛沙尼亞的Kiviter干餾爐和Galoter干餾爐、巴西的Petrosix干餾爐和澳大利亞的ATP（AlbertaTaciukProcessor）干餾爐。地表干餾方法油收率較高，但是工藝流程復(fù)雜，一次性經(jīng)濟(jì)投入成本高，存在產(chǎn)生大量廢氣和廢渣破壞生態(tài)環(huán)境[6,7,8]。圖1-3地表干餾工藝流程簡(jiǎn)圖Figure1-3Processflowdiagramofsurfaceretorting

第一章緒論5圖1-4油頁(yè)巖地面干餾工藝礦場(chǎng)Figure1-4Theoilshalesurfaceretortingprocessmine此外，地面干餾技術(shù)對(duì)埋藏較淺尤其是露天開采的油頁(yè)巖資源具有優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)與埋藏較深，如扶余-長(zhǎng)春嶺板塊油頁(yè)巖資源埋深約為477~486m,如果采用地面干流工藝，則需要像煤礦一樣地下開采至地面，如圖1-4所示，除了粉碎、篩癬運(yùn)輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)外，經(jīng)濟(jì)投入巨大而且導(dǎo)致礦渣堆積，粉塵污染等，所以不適宜采用地面干餾工藝，因而油頁(yè)巖的地下原位熱解工藝逐步進(jìn)入人們視野。1.2油頁(yè)巖資源分布與熱解研究現(xiàn)狀油頁(yè)巖在全球的資源量豐富，其中美國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量占據(jù)全球油頁(yè)巖資源總量的70%，如下表1-2所示，中國(guó)、愛沙尼亞、俄羅斯、約旦、巴西等也有分布[9]。以中國(guó)為例，有將近20個(gè)省市的47個(gè)小中型盆地含有油頁(yè)巖資源，有將近80個(gè)原生或伴生油頁(yè)巖資源的含礦區(qū)。2006年全國(guó)油頁(yè)巖資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表明，埋深在1000米以淺的油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量達(dá)7.2×1011噸，折合成油頁(yè)巖油約4.76×1010噸[10]。吉林盛遼寧盛廣東省油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量占中國(guó)油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量的85%以上。而最新的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，松遼盆地南部油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量約2.496×1011噸，折合成油頁(yè)巖油約1.336×1010噸，占比達(dá)到全國(guó)油頁(yè)巖資源總量的1/3。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高壓工頻熱解扶余油頁(yè)巖的溫度場(chǎng)模擬[J]. 趙帥,孫友宏,劉世暢,李強(qiáng).  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[2]不同溫壓條件下油頁(yè)巖孔裂隙結(jié)構(gòu)演化試驗(yàn)研究[J]. 耿毅德,梁衛(wèi)國(guó),劉劍,康志勤,武鵬飛,姜玉龍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(11)
[3]基于傳導(dǎo)、對(duì)流不同加熱模式的油頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)變化的對(duì)比研究[J]. 康志勤,李翔,楊濤,趙靜,趙陽(yáng)升,楊棟.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(11)
[4]能源結(jié)構(gòu)隨能源需求增長(zhǎng)而持續(xù)多樣化——2018年世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒解讀[J]. 錢伯章,李敏.  中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析. 2018(08)
[5]能源市場(chǎng)處于轉(zhuǎn)型期,長(zhǎng)期轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行中——2017年世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒解讀[J]. 錢伯章,李敏.  中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析. 2017(12)
[6]TG-DSC同步聯(lián)用測(cè)定煤熱解反應(yīng)熱[J]. 解強(qiáng),梁鼎成,何璐,霍衛(wèi)東,張峰.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]添加劑對(duì)煤粉-污泥混合燃燒特性的影響及動(dòng)力學(xué)[J]. 洪晨,王志強(qiáng),邢奕,馮麗慧,楊強(qiáng),賈蒙蒙,李益飛.  煤炭學(xué)報(bào). 2016(11)
[8]世界能源結(jié)構(gòu)向低碳燃料轉(zhuǎn)型——BP公司發(fā)布2016年世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒[J]. 錢伯章,李敏.  中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析. 2016(08)
[9]兩種量熱模式下物質(zhì)熱分解的動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)[J]. 尹瑞麗,陳利平,陳網(wǎng)樺,吳珂,張彩星,李焓,于誠(chéng).  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[10]能源需求放緩 供需呈“結(jié)構(gòu)性”變化——2015年BP世界能源統(tǒng)計(jì)報(bào)告綜述[J]. 錢伯章,李敏.  中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析. 2015(08)

博士論文
[1]松遼盆地?zé)N源巖形成環(huán)境與頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)研究[D]. 曹懷仁.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所) 2017
[2]油頁(yè)巖熱解特性及原位注熱開采油氣的模擬研究[D]. 康志勤.太原理工大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3541671