有机质成气过程碳同位素分馏的动力学及应用

论文摘要

为了分析水在有机质热裂解成气过程中的作用,考察加水量和水介质性质对烷烃气碳同位素分馏的影响,本文采用黄金管热模拟装置,选取纯化合物正十八烷加不同比例的蒸馏水和加水比例相同但不同的水介质进行热模拟实验,通过新的实验和系统的分析,得到一些认识和结论:（1）热模拟实验中水的存在增加了烃气的产率和稳定性,十八烷加水实验中生成大量CO2和H2,排除含水实验中CO和H2O发生水煤气反应及C与H2O发生反应造成CO2和H2产率增加的可能,证明水参与了十八烷热裂解生烃的反应。反应物中加水比例越大,上述效应越明显;（2）水介质中溶解的无机盐类能够催化有机质热裂解生烃气和CO2、H2;（3）加水与无水条件下n-C18H38裂解生成的甲烷碳同位素分馏整体差别较小,因此用有机质无水与加水热裂解模拟地质条件下的有机质热裂解生甲烷的碳同位素分馏或将其外推到地质情况下进行应用,二者的差别可能很小;（4）水介质性质对十八烷热裂解生成的烷烃气碳同位素分馏基本没有影响;（5）加水实验的CO2在生成过程中相对其他烷烃气碳同位素分馏来说不存在明显的动力学碳同位素分馏现象。为避免反应母质同位素分布的非均质性对有机质热裂解生气态烃碳同位素分馏的影响,选取含不同官能团的纯化合物n-C18H38、十八酸、十八胺、十氢化萘、9-苯基蒽进行热模拟实验,从实验的角度得出影响热成因甲烷碳同位素分馏的因素主要有:（1）温度;（2）各化合物热裂解生甲烷过程中存在的反应机制;（3）反应有机质的初始碳同位素组成。最后,将有机质热裂解生甲烷碳同位素分馏的化学动力学模拟在徐家围子断陷地区进行了简单的地质应用,得到徐深1井区源岩对该井区气藏的贡献比例约占66%,沉降中心源岩的贡献比例约为34%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 概述
• 1.1 同位素
• 1.1.1 概念
• 1.1.2 同位素分类
• 1.1.3 同位素丰度
• 1.2 同位素效应
• 1.2.1 概念
• 1.2.2 原理
• 1.3 同位素值的表达和标准
• 1.3.1 同位素值的表达
• 1.3.2 同位素标准
• 1.4 同位素分馏的种类
• 1.4.1 热力学平衡分馏
• 1.4.2 动力学非平衡分馏
• 第二章 样品与实验
• 2.1 实验及其样品的基本地化特征
• 2.1.1 实验
• 2.1.2 样品的基本地化特征
• 2.2 实验方案
• 第三章 水介质条件对有机质热裂解过程中碳同位素分馏的影响
• 3.1 不同加水量对十八烷裂解成气的影响
• 3.1.1 不同加水量对十八烷裂解成气组分的影响
• 3.1.2 不同加水量对十八烷裂解成气产率的影响
• 3.2 水介质性质对十八烷裂解成气产率的影响
• 2、H₂的形成及其意义'>3.3 CO₂、H₂的形成及其意义
• 3.4 成气机理探讨
• 3.4.1 反应机制
• 3.4.2 水在加水热裂解反应中的作用
• 3.4.3 无水、加水实验的反应路径
• 3.5 水介质对十八烷裂解成气碳同位素组成的影响
• 3.5.1 不同加水量对十八烷裂解成气碳同位素组成的影响
• 3.5.2 水介质性质对十八烷裂解成气碳同位素组成的影响
• 第四章 不同类型官能团化合物热裂解成气碳同位素分馏
• 4.1 不同官能团化合物热裂解成气组分和产率的变化
• 4.1.1 不同官能团化合物热裂解成气各组分的变化
• 4.1.2 不同官能团化合物热裂解成气单组分含量的对比
• 4.2 不同官能团化合物热裂解成气碳同位素组成的变化
• 4.3 同位素分馏的化学动力学理论
• 4.3.1 生烃动力学模型
• 4.3.2 碳同位素分馏的动力学模型
• 4.3.3 碳同位素分馏的化学动力学模型标定
• 第五章 碳同位素分馏的化学动力学在徐家围子地区的应用
• 5.1 样品与实验
• 5.2 碳同位素分馏的化学动力学模型标定
• 5.3 碳同位素分馏的化学动力学地质应用
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要