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1.
吸附态是页岩气的主要赋存状态之一，对吸附气含量的准确评价是页岩气勘探开发中的重要环节.在页岩吸附气含量评价过程中，所选用的等温吸附模型是否遵循页岩气的赋存状态及其微观作用机理，是决定模型适用性的关键所在，也是决定吸附气含量评价准确性的重要因素.因此，需要对页岩气在孔隙表面的赋存状态及其微观作用机理开展深入研究，为科学地优选或建立吸附气评价模型提供理论依据.利用巨正则蒙特卡洛（Grand Canonical Monte Carlo，简称GCMC）法分别模拟甲烷在有机质和伊利石孔隙中的吸附特征并得到分子构型，并进行分子动力学（MD）模拟使体系达到充分平衡.在此基础上，根据气体浓度分布、密度场分布以及分子间相互作用等特征阐明页岩气在孔隙表面的赋存状态及其微观作用机理.研究表明，页岩气在孔隙表面的吸附作用并非单层吸附，吸附相可划分为强吸附层、弱吸附层和二者之间的吸附层波谷.强吸附层主要受到矿物表面的吸附作用；吸附层波谷与弱吸附层既受到矿物表面的吸附作用，又受到不同吸附层之间的吸附作用.Langmiur模型与BET模型的假设条件与此机理不严格相符，可能对模型评价精度造成一定影响.对页岩气在孔隙表面赋存状态及其微观作用机理的研究，有望为吸附模型的优选或建立提供理论依据. 相似文献
2.
《地球化学》2019,(6)
用低熟的页岩样品进行半开放体系压机热模拟实验,研究页岩热演化过程中残余干酪根的赋存演化特征。实验结果表明页岩中残余干酪根可分为微米级粒间有机质、微米级粒内有机质和纳米级粒间有机质。不同赋存形式有机质的热演化特征不同,微米级残余干酪根在Ro,Easy值为0.82%时已发生热裂解,到Ro,Easy值为1.45%时,微米级粒间残余干酪根被消耗殆尽,微米级粒内残余干酪根仍有一定生烃潜力;而纳米级粒间残余干酪根在Ro,Easy值为1.45%时才开始热裂解,在Ro,Easy值为2.66%时,仍有部分干酪根残留在孔隙中。伴随有机质热裂解过程,页岩中矿物组成特征也发生变化,矿物溶蚀和再沉淀作用使得页岩矿物组成整体上沿着长英质矿物含量增加、碳酸盐矿物减少、黏土矿物含量基本不变的趋势演化。干酪根热裂解生烃使得其体积缩小,在干酪根和矿物之间形成收缩有机孔,随着热演化程度的升高,收缩有机孔的孔径逐渐变大,最后转变为矿物粒间孔/粒内孔。长石和碳酸盐矿物易发生溶蚀,成熟阶段,矿物溶蚀孔开始形成,在之后的演化阶段,溶蚀孔的发育程度逐渐变强。有机质孔的发育具有非均质性,温度(成熟度)是影响其发育的重要因素。 相似文献
3.
通过加水的高温高压热模拟实验对鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相低熟油页岩进行地质条件约束下的模拟,获得不同热演化程度的页岩样品,并对其孔隙特征及纳米级孔隙的分布进行研究。结果表明,原始样品微孔隙类型主要有原生残留孔隙、次生溶蚀孔隙、黏土矿物粒间孔和黄铁矿晶间孔,及一些表生作用形成的收缩孔,其中一些孔隙被残留烃所充填。随着温、压的升高,有机质孔开始发育,样品孔隙度呈现出先增加后减小的演化规律,从原始样品的3.8%升高至350℃、32.5 MPa的17.53%后又逐渐降低,370℃、42.9 MPa时为8.15%,孔径峰值从20~100nm变为2~10nm,尔后又升至20~200nm,页岩孔隙度的增加主要是有机孔的贡献。低熟阶段样品中有机质纳米级孔隙发育有限,而是多在有机质与骨架颗粒接触边缘发育长条形、狭缝状的孔隙。随着成熟度的升高,在有机质内部开始出现孔隙,黏土颗粒间的有机质也开始分解,出现纳米级层间孔。随温度、压力的继续增大,压实作用、矿物相变及有机孔形成速度减缓的共同作用而减孔显著,岩样孔隙度减小幅度达5.68%,因此对于富有机质页岩来说,深埋阶段压实作用不容小视。 相似文献
4.
采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。 相似文献
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采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。 相似文献
6.
鄂尔多斯盆地黄土轻烃赋存状态研究 总被引：1，自引：0，他引：1
鄂尔多斯盆地黄土大面积分布,其矿物成分主要有石英（40％～50％）、长石 （10％～15％）、碳酸盐矿物（10％±）及大量的粘土矿物（40％±）。黄土以吸附、吸留的形式保存油气运移的信息,使地表油气化探发挥效果成为了可能.黄土中轻烃赋存状态主要从壤气烃、吸附烃、吸留烃、同生烃等几个方面进行存在形式研究,研究的目的在于弄清各种形式烃的组成、含量、成因、油气指示意义以及分析方法。 壤气烃的分析反映上升烃类气体含有烷烃类,同时又含有大量的烯烃类。 吸附烃的分析表明被吸附的烃类气体的成分与壤气烃相同,其解吸量与解吸的温度、时间、土壤粒度有关。对油气具有指示标志的不仅是烷烃,烯烃也同样如此。反映油气信息最显著者为40目样品、200℃加热20min所得的分析结果。 吸留烃分析说明,吸留烃经过长期累积,能够反映下伏油气藏位置,同时也证实了油气 相似文献
7.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
黏土矿物具有特殊的纳米片层结构、含可交换性层间阳离子、微观结构及表面物理化学性质易调控;因此,黏土矿物及其改性产物对多种环境污染物有良好的吸附/催化性能,在污染控制领域有良好的应用前景。近年来,课题组以蒙脱石和层状双金属氢氧化物(LDH)为代表,研究了它们在污染控制领域的资源利用:1)研究了蒙脱石、LDH、LDO(LDH煅烧产物)对染料分子的吸附特征,发现它们对染料分子的吸附性能可优于活性炭;通过碳化处理废弃黏土矿物的方法,制备了系列类石墨烯纳米碳材料及多孔碳材料,所得碳材料显示了良好的电催化性能或吸附性能。2)研究了蒙脱石对重金属离子的吸附特征,并通过热处理实现了重金属离子的层间域/片层结构内的原位锁定。3)研究了羟基金属改性蒙脱石对重金属离子和含氧酸根的协同吸附机制,并发现吸附产物(如吸附了磷酸根和Cu2+的羟基铁柱撑蒙脱石)可用于光催化降解有机污染物。4)综合运用实验研究和分子模拟技术,研究了有机改性蒙脱石对疏水性有机污染物的吸附机制,发现表面活性剂堆垛密度是决定有机黏土吸附性能的关键因素,并采用阳离子聚合物来调控层间域表面活性剂堆垛密度,优化了有机黏土吸附性能。5)采用阳离子表面活性剂和羟基金属共同插层的方法,制备了有机-无机复合蒙脱石,发现了其能同时吸附有机物和含氧酸根离子。课题组的研究工作综合运用了实验研究和分子模拟,包括了基础理论研究和应用研究,涉及了黏土矿物及其改性产物的吸附、催化性能,并探讨多种废弃黏土矿物的资源回用技术。研究结果对实现黏土矿物在污染控制领域的高效资源利用提供了新信息。 相似文献
8.
海相碳酸盐岩成岩作用与排烃特征 总被引：1，自引：1，他引：0
与泥页岩以缓慢压实为主的成岩作用不同,碳酸盐岩的成岩以胶结和交代作用为主,并在浅埋处几乎失去其所有的原生孔隙和沉积水。碳酸盐岩在埋藏条件下处于近完全封闭的压实流环境中,深埋和地温升高除形成小规模的压溶作用(如缝合线)外,其他类型的成岩作用很微弱。在进入有机质生烃的门限深度后,低丰度有机质虽可生成一定数量的烃类,但碳酸盐岩不像泥岩那样可以脱出大量压实水,烃的运移既无"载体",又无异常高压作为动力和造缝条件,烃类很难大规模运移。在其后的成岩作用中,烃类或分散于封闭的晶间孔隙中,或与矿物结合形成晶包有机质和包裹体有机质,造成碳酸盐岩含烃率常常高于泥页岩。 相似文献
9.
页岩的吸附作用对页岩气资源量的评价和开采具有重要的影响。通过对页岩的甲烷吸附实验影响因素的分析总结,提出目前存在的一些问题和可能的解决方法。研究认为:(1)有机质特征、纳米孔隙结构、无机矿物组成、温度、压力、含水率等对页岩的甲烷吸附能力均有一定程度的影响,其中孔隙结构是决定页岩吸附能力最根本的因素,而温度和压力则是通过改变甲烷的吸附-解吸平衡,来影响页岩的甲烷吸附能力;(2)无机矿物组成由于受沉积环境和成岩作用等的影响,它与页岩的甲烷吸附量之间关系复杂;(3)现阶段页岩吸附能力的研究还存在诸多问题,例如,实验方法不够精确所造成的孔隙结构误差、含水率变化对页岩吸附能力的影响的研究还不完整、页岩气中其他组分对页岩吸附能力的贡献程度尚不明确,这些都需要更精确、更先进的实验和分子模拟等技术去解决。 相似文献
10.
基于LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)分子动力学方法,研究煤纳米孔隙中驱动力、孔径、温度和压力对甲烷吸附/解吸和流动的影响规律。结果表明,随着驱动力增加,甲烷分子黏度逐渐减小,流动性增强,流动速度增大,滑移长度绝对值逐渐减小,流动趋近于无滑移状态。甲烷的吸附密度与驱动力无关,主要受气?固作用影响。甲烷在流动过程中会吸附于煤孔隙壁面,当煤孔径较小时,甲烷几乎全部吸附,无游离态甲烷。增大煤孔径,壁面范德华力对游离态甲烷影响减弱,甲烷流动速度增大,孔隙内出现大量游离态甲烷,甲烷由单峰分布转为2个对称的双峰分布。大孔径中甲烷黏度较低,流动性好,Hagen-Poiseuille方程更适用于较大孔径中的甲烷流动。升高温度,甲烷分子热运动增强,吸附层密度降低,甲烷流动速度增加,煤孔隙壁上吸附态甲烷解吸为游离态甲烷,甲烷流量增大。增大压力,孔隙内甲烷数量逐渐增多,甲烷分子间强烈的相互碰撞使得甲烷流动阻力增大,流速减小。从微观角度通过建立更加真实的模型阐明了煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动机制,研究结果可为工程应用中促进甲烷解吸、提升煤层气开采效率提供理论基础。 相似文献
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《地质科技情报》2015,(5)
利用格子理论模型探讨了甲烷在页岩中的吸附特征。该模型基于不同假设可发生一定转变,利用该理论预测甲烷吸附量的精度较高,绝对误差小于0.004 2mmol/g,预测精度随着温度的升高而略升;模型中确定的理论单层饱和吸附密度Г0及吸附质分子与微孔表面之间的接触势能εs等参数可用来指示温压对甲烷吸附特征的影响及页岩中纳米级微孔发育程度。随着温度的升高|εs|减小,|εs|与温度间的变化近乎线性;Г0Гmax,Г0可以大体表征分子吸附状态,甲烷在页岩中吸附的Г0和|εs|值比富含纳米级微孔的多孔活性炭小得多。同时讨论了所定义参数Y与X之间的线性关系,进而对微孔中吸附质分子间平均作用势εa进行了估算,结果表明|εa||εs|;在测试温压范围内,随着温度的升高|εa|先升高后降低;温度较低时εs/εa倍率较大(7.05倍),随着温度升高,该倍率减小并逐渐趋于稳定(平均约3.37倍)。利用该理论对不同地区及不同类型页岩在更宽尺度温压范围内对页岩微观结构表征或真实含气量关系研究具参考价值。 相似文献
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《地球科学进展》2016,(7)
在有限的条件下,为了更经济有效地评价页岩微观孔隙特征,同时利用扫描电镜(SEM)、氩离子抛光场发射扫描电镜(FESEM)方法对四川盆地彭水地区龙马溪组页岩孔隙特征进行了定性观察,并借助专业的图像分析软件Iamge J2x提取页岩SEM和FESEM图像蕴含的孔隙定量信息,结合统计学方法分析页岩全孔径分布特征,计算页岩孔隙分形维数,探讨孔隙结构特征以及分析维数与有机碳含量、矿物成分、孔隙吸附能力等的相关性,研究发现:扫描电镜下,彭水地区龙马溪组页岩微米级孔隙发育,主要孔隙类型有粒间孔、黏土矿物层间孔、粒内孔以及微裂缝等;氩离子抛光场发射扫描电镜下,可见大量纳米级孔隙,主要发育有机质孔、无机矿物孔(黄铁矿晶间孔、粒内孔、黏土矿物层间孔、粒间孔等)和微裂缝,两者综合分析更有利于页岩孔隙定性表征;页岩孔隙全孔径分布特征呈4个主峰,主要分布区间为3~9 nm,10~40 nm,100~400 nm,1~4μm;页岩有机质孔隙形状系数分布区间为0.9~1,孔隙呈圆形、近圆形,无机矿物孔形状系数分布在0.5~0.7,多呈三角形、多边形、狭缝形等,孔隙形状较有机质孔复杂,主要受页岩孔隙成因不同所致;彭水地区龙马溪组页岩孔隙符合分形特征,有机质孔隙分形维数较无机矿物孔分形维数小,孔隙结构相对简单;分形维数与有机质含量、矿物成分、孔隙度及吸附气含量都有一定的相关性,随有机质含量的增加,孔隙分形维数增加,孔隙结构复杂化,随分形维数增加,页岩孔隙的最大吸附气含量也随之增加,孔隙吸附能力增强。 相似文献
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基于传统吸附烃概念的烃类检测新技术 总被引：5，自引：1，他引：4
烃类是地表油气地球化学勘查地下油气藏的直接指标.目前我国油气化探中常用的酸解烃法检测出的烃类,不应定义为"吸附烃",它是介质吸收的产物,属结合态烃类,应定义为"吸收烃".地表酸解烃异常十分稳定,重现性好,能够很好地证明地质历史上曾经有过的烃类运移过程,但在反映目前深部油气信息方面具有多解性.针对酸解烃法的弱点,依据烃类垂向运移理论和物质吸附作用原理,自行设计开发、研制了一套吸附烃脱气装置,建立了土壤吸附烃提取新技术和检测方法.该方法有利于在近地表获取油气系统的动态信息,强化烃类测量法对其信息源的探测,可以提高地表油气化探预测油气分布的成功率. 相似文献
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金在气相中迁移与有机质演化生烃关系的实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
火山喷气沉积物中微米级金的发现、化探地气测量检测出金等现象表明 ,在自然界金可在气相内存在。但是金以何种形式存在及其迁移机理尚待探讨。本项研究选取并制备了有地质意义的含硫有机金属化合物———烷基硫醇衍生纳米金 ,将其添加至含有机物质的自然样品中 ,在专门设计的真空加热装置中用泡塑收集其在不同温度条件下的气相产物 ,分析对比实验中产生的气相带出金的含量和气体成分 ,并与金的氯金酸水溶液作用过的样品进行对比。模拟与有机质密切相关的金在气相中迁移的地质过程。实验结果表明 ,含十二烷基硫醇衍生纳米金样品及其纯物质在升高温度条件下的气相产物带出金高于同样条件下用氯金酸处理过的含金样品。金的迁移与升高温度时产生的烃类气体有关。该实验为与有机质演化生烃有关的金气相迁移成矿过程提供了实验依据 ,由于十二烷基硫醇衍生纳米金中纳米金团簇是稳定存在于烷基硫醇结构内 ,因而实验也说明了金的纳米簇团迁移与有机质之间的密切关联。与有机质及其气相演化产物密切相关的金的气相迁移 ,是金在自然界呈气相迁移的重要形式之一。 相似文献
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塔里木盆地下寒武统底部高熟海相烃源岩中有机质的赋存状态 总被引：1，自引：0，他引：1
近年来的研究证明,中新生代未熟—低熟海相富有机质泥质烃源岩中有机质是通过溶解在水中的分子规模的碳有机质以化学吸附的形式被吸附到矿物表面上和蒙脱石结构层内。然而,对于高熟海相泥质烃源岩中有机质的赋存状态却少有报道。通过对塔里木盆地下寒统底部高熟海相泥质烃源岩的有机碳含量、矿物表面积、扫描电镜和透射电镜的综合分析,得到了其有机质以细小的颗粒状保存于沉积物颗粒之间的结论。同时,通过高熟海相烃源岩与现代未熟海相烃源岩有机质赋存状态的对比,提出了值得进一步研究的有关科学问题。 相似文献
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粘土矿物广泛分布于地表土壤和沉积地层中,粘土矿物的表面润湿性与泥质烃源岩的油气初次运移、土壤中污染物 的赋存形式和活动性等重要过程密切相关。本文着眼于探究泥质烃源岩中粘土矿物表面润湿性对初次排烃的影响,分别构 建了由高岭石和伊利石基面构成的狭缝型孔隙,采用分子动力学方法研究孔隙体系中有机分子癸烷和水的分布情况,分析 了纯水和低盐度孔隙流体条件下表面润湿性的差别以及烷烃、醇、苯等不同有机物在矿物表面分布的不同趋势。研究表 明：伊利石表面总是表现出亲水性,而高岭石的两种表面具有不同的润湿性,羟基面更加亲水;NaCl会使粘土的硅氧面由 部分亲水向完全亲水转变;另外,有机质的类型不同,极性有机分子在倾向于吸附在粘土表面的同时,还受其他有机分子 聚集的影响而呈现不同的分布。 相似文献
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大分子烃类拉曼光谱特征及在烃包裹体研究中的意义 总被引：2，自引：0，他引：2
拉曼光谱分析发现,无论大分子烃类含碳数如何不同,分子结构如何复杂,大分子烃类的拉曼谱图有很多相同性,即烃类的拉曼谱图只受烷烃骨架、环烷基和苯环等的影响,并由此形成了四类大分子烃类的拉曼谱图：烷烃类、复杂烷烃类（以环烷基为主）、结构平坦相连的芳香烃类和结构复杂的芳香烃类。烃是石油的主要组分,因此,被包裹在矿物中的石油——烃包裹体的拉曼谱图也只有四种：发强荧光烃包裹体、含沥青烃包裹体、含低碳数芳烃包裹体和烷烃包裹体。激光拉曼对烃包裹体组分有个总体特征的体现,用激光拉曼分析烃包裹体组分中具体烃的种类是不科学的。但通过烃包裹体的拉曼谱图特征,可以研究烃包裹体组分特征、古油藏成熟度及油气演化程度等信息。 相似文献
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石油中饱合烃类的喇曼特征 总被引：6，自引：0，他引：6
本文试通过一些饱合烃类标样的喇曼分析,总结出石油中饱和烷烃组分的最大喇曼特征是在2700~2970 cm-1区域有一系列强烈的喇曼效应,有三种情况:1)直链烷烃类是以—CH3链基对称喇曼效应(约2872 cm-1)最强;2)带异构骨架链烷烃类是以—CH链基喇曼效应(约2911 cm-1)最强;3)环烷烃类是以—CH2链基对称喇曼效应(约2857 cm-1)最强。另外异构骨架在748 cm-1处有一强的喇曼效应,烷烃环基在804 cm-1处有一个强的喇曼效应。并发现不同的烃或烃混合物,若结构基团相同,喇曼谱图也相同;在混合烃组分(或烃类包裹体)的喇曼谱图中2905~2921 cm-1间喇曼峰应是—CH基团,而不能单作甲烷存在的证据。 相似文献
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通过静态吸附实验,研究了兰州地区黄土对含油废水中石油类污染物的吸附作用,并对温度、pH、土壤粒径、有机质含量和含盐量等影响吸附作用的因素进行了分析。实验结果表明:该类型黄土对可溶性石油饱和溶液的吸附等温线符合Langmuir吸附模式,其吸附能力随温度、pH的升高而降低;吸附量随土壤粒径的减小呈增大趋势;吸附量与土壤有机质含量、含盐量呈线性关系,随着有机质含量、含盐量的增高吸附量增大。 相似文献
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黏土矿物是表生土壤、沉积物、碎屑岩结晶颗粒表面的常见矿物,常与地质流体处于共存状态。离子–水–黏土矿物的相互作用影响着表生环境的流体组成、元素输运、土壤有机质分馏和沉积物的力学特性等。通过分子动力学模拟认识离子在黏土矿物–流体界面的分布,是揭示黏土矿物参与离子地球化学循环过程的基础。以白云母为研究对象,使用分子动力学模拟和热力学计算方法,分析了白云母–碱金属盐溶液界面的离子吸附结构和静电作用特性。研究发现Na+离子在白云母表面形成了两个内球络合吸附层, K+、Cs+离子仅形成一个内球络合吸附层。内球络合吸附层外可以形成多个外球络合吸附层,表现为离子的层状吸附结构。增大盐浓度没有改变同种离子的吸附结构,仅改变吸附层分布的大小。定量对比了使用伞状采样方法计算的离子吸附自由能曲线和基于离子密度分布得到的自由能曲线,二者总体一致,基本确证了模拟采样的充足性。研究表明界面流体不能视为均一的介电环境。 相似文献