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氯化铬对油页岩的催化热解及分子模拟机制

中国石油大学学报（自然科学版） 2023年第1期47卷 74-80页

作者：孙金声侯麒麟吕开河金家锋郭璇王金堂黄贤斌廖波中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

原位转化技术是实现深层油页岩大规模开发的关键技术手段,其原理是通过人工加热将地下的固态有机质转化为油气进行开采。利用热重评估实验和高温热解产油实验,开展过渡金属盐催化剂CrCl_(3)对油页岩催化性能影响的系统研究,采用GC-MS对... 详细信息

原位转化技术是实现深层油页岩大规模开发的关键技术手段,其原理是通过人工加热将地下的固态有机质转化为油气进行开采。利用热重评估实验和高温热解产油实验,开展过渡金属盐催化剂CrCl_(3)对油页岩催化性能影响的系统研究,采用GC-MS对页岩油产物进行分析,通过分子模拟研究页岩油产物在油页岩层的吸附行为。结果表明:加入催化剂CrCl_(3)后,油页岩的热解温度能够降低约50℃,油页岩的热解活化能由80.18 kJ/mol降低到44.58 kJ/mol,降幅达44.4%;CrCl_(3)可将油页岩的产油温度降低,且产油率提升了6.3%;CrCl_(3)可促进长链脂肪烃裂解成短链脂肪烃,且具有良好的生烃转化能力;CrCl_(3)可促进有机质裂解,并且使页岩油中短链烷烃的含量增加,具有优异的油页岩的热解催化活性。

关键词：油页岩原位转化催化热解氯化铬分子模拟

层理特征对油页岩水力压裂裂缝扩展规律影响的数值模拟研究

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煤田地质与勘探 2023年第11期51卷 44-54页

作者：李彦伟朱超凡曾壹坚水浩澈范存翰郭威吉林大学建设工程学院吉林长春130026 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室吉林长春130026 页岩油气资源勘探开发省部共建协同创新中心吉林长春130026 自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室吉林长春130026

目前水力压裂是油页岩储层开发的主要技术手段之一,油页岩层理特征的差异对压后裂缝形态起主要影响作用,目前研究大多聚焦在层理发育程度对裂缝扩展的影响,忽略层理厚度本身对水力裂缝扩展的影响。以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为研究对... 详细信息

目前水力压裂是油页岩储层开发的主要技术手段之一,油页岩层理特征的差异对压后裂缝形态起主要影响作用,目前研究大多聚焦在层理发育程度对裂缝扩展的影响,忽略层理厚度本身对水力裂缝扩展的影响。以鄂尔多斯盆地旬邑地区油页岩为研究对象,基于线弹性断裂力学理论,构建应力-损伤-渗流的水力压裂裂缝扩展模型,并采取全局FEM-CZM的数值模拟方法,分析层理厚度、层理间距、地应力场对水力压裂裂缝扩展的影响规律,对比不同影响因素下裂缝的破坏类型、裂缝长度和层理沟通面积。结果表明:(1)层理厚度影响层理面对水力裂缝的拦截能力,在层理厚度较大时,会导致裂缝在层理面上扩展的倾向更强,发生张拉破坏,所对应的裂缝长度和层理沟通面积更大。(2)层理间距影响水力裂缝到达层理面的时间,较小的层理间距水力裂缝会直接穿透层理面,较大的层理间距增加裂缝扩展的阻力,伴随层理间距越大,发生张拉破坏,水力裂缝长度和层理沟通面积越大。(3)地应力场决定水力裂缝扩展方向,垂向地应力差较大时,垂向应力会对层理有压实作用,导致更容易穿透层理面扩展,垂向地应力差较小时,水力裂缝在层理面扩展多发生弯曲、分支情况,所对应裂缝长度和层理沟通面积均增加。建议在压裂施工选址方面选择层理厚度较大、层理间距较大、垂向地应力场较小的区域,更有利于形成高效渗流传热通道,该研究可为旬邑地区油页岩水力压裂施工提供指导。

关键词：油页岩水力压裂层理厚度层理间距地应力数值模拟裂缝扩展规律鄂尔多斯盆地

济源盆地上三叠统谭庄组油页岩段构造裂缝特征及主控因素分析

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煤炭科学技术 2022年第7期50卷 206-215页

作者：孙长彦王志远李振峰张勐杨恒河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

济源盆地上三叠统谭庄组油页岩段厚约140 m,埋藏深度一般为3000~7000 m,主要由油页岩、泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩组成,是济源盆地最有利的页岩油气勘探开发层段。查明该区目标层段构造裂缝发育特征及其主控因素,可为该区页岩油气勘探开... 详细信息

济源盆地上三叠统谭庄组油页岩段厚约140 m,埋藏深度一般为3000~7000 m,主要由油页岩、泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩组成,是济源盆地最有利的页岩油气勘探开发层段。查明该区目标层段构造裂缝发育特征及其主控因素,可为该区页岩油气勘探开发提供依据。通过露头观测、取样和实验室测试,对目标层段的烃源岩特征、构造裂缝特征和构造裂缝发育的主控因素进行了研究。研究发现:济源盆地上三叠统谭庄组油页岩段油页岩脆性矿物含量为37.4%~77.9%,平均为53.7%;总有机碳含量为0.36%~10.33%,平均为4.13%;镜质体反射率为1.01%~2.12%,平均含量为1.33%;有机质类型主要为腐植—腐泥质型。该区油页岩段发育有剪裂缝、张裂缝、顺层滑移裂缝和复合型裂缝4种类型的构造裂缝;裂缝穿层性较强,总体以垂直缝和与岩层面高角度斜交缝为主;以宽度主要为0.01~2 cm的部分充填或未充填裂缝为主;裂缝平均线密度为6.29条/m,且随着岩石粒度变细而增大、随着脆性矿物含量的增加而增大、随着岩层厚度的增加而减小、越接近断层越发育。研究结果表明:研究区目标层系油页岩层具有较高的生气潜力和较强的可改造性,且较为发育的构造裂缝为油气的储集和运移提供了空间,济源盆地上三叠统谭庄组油页岩段具有良好页岩气的勘探开发前景。

关键词：油页岩构造裂缝主控因素谭庄组济源盆地油气勘探

塔式太阳能原位开采油页岩系统余热回收及参数优化研究

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太阳能学报 2023年第1期44卷 126-132页

作者：侯宏娟王晶杜琼杰蔡亮新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 黄河水利水电开发集团有限公司郑州450047 北京博望华科科技有限公司北京100086

为减少油页岩原位开采过程中的化石能源消耗,构建塔式太阳能聚热页岩油原位开采系统模型,对集热场蒸汽参数和油页岩开采井间距进行优化,并在此基础上展开余热回收研究以提高系统综合能效。结果表明:通过对蒸汽参数和井间距进行优化,系... 详细信息

为减少油页岩原位开采过程中的化石能源消耗,构建塔式太阳能聚热页岩油原位开采系统模型,对集热场蒸汽参数和油页岩开采井间距进行优化,并在此基础上展开余热回收研究以提高系统综合能效。结果表明:通过对蒸汽参数和井间距进行优化,系统热效率η可由22.4%升至33.5%,再对生产井出口的蒸汽余热进行回收利用后,系统热效率η进一步提升(升至38.4%),页岩油生产成本Cp由306.0美元/t减少到174.7美元/t。

关键词：太阳能油页岩余热回收塔式太阳能聚热参数优化夹点分析法

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原位热解对油页岩物性及地下水水质影响探索

化工进展 2023年第6期42卷 3309-3318页

作者：李若琳何少林苑宏英刘伯约纪冬丽宋阳刘博余绩庆徐英俊天津城建大学环境与市政工程学院天津300384 天津市水质科学与技术重点实验室天津300384 北京中陆咨询有限公司(中国石油规划总院) 北京100089 国家油页岩生态环境分中心北京100089

油页岩原位热解开采后,其岩性和组分会发生显著变化,地下水入侵采矿区会导致水质的污染。因此本文针对不同热解温度下油页岩半焦释放重金属和可萃取石油类物质对地下水水质的影响进行了探索。选取两组油页岩制成粒径≤2mm的样品,进行100... 详细信息

油页岩原位热解开采后,其岩性和组分会发生显著变化,地下水入侵采矿区会导致水质的污染。因此本文针对不同热解温度下油页岩半焦释放重金属和可萃取石油类物质对地下水水质的影响进行了探索。选取两组油页岩制成粒径≤2mm的样品,进行100~500℃常压热解半焦物性表征实验,研究测定了油页岩热解前后的比表面积、油页岩微观结构、元素含量占比变化,同时将热解半焦进行浸泡实验,检测水样中重金属Fe、Mn、Cr含量,最高浓度可达到9.07mg/L、5.26mg/L、0.053mg/L,超出地下水质量标准(GB/T 14848—2017)Ⅴ类水标准。分析表明,重金属元素超标主要为热解后油页岩中的矿物成分浸入水中所致,与油页岩热解后物性变化相关。同时发现,可萃取石油类物质对地下水的影响在热解温度为400℃时达到最大。

关键词：油页岩热解浸泡实验重金属石油烃

油页岩原位注热开采储层有效热解区变化规律分析

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计算力学学报 2023年第3期40卷 440-446页

作者：唐巨鹏余泓浩张昕崔翰博辽宁工程技术大学力学与工程学院阜新123000 辽宁工程技术大学新能源研究中心阜新123000

针对油页岩原位注热开采过程中储层有效热解区变化规律不清,实际热解效果无法准确判断难题,采用数值模拟方法,以抚顺油页岩储层为研究对象,建立了油页岩原位注热开采热流固耦合力学模型,与前人结果对比,验证了模型可靠性.重点考察水力... 详细信息

针对油页岩原位注热开采过程中储层有效热解区变化规律不清,实际热解效果无法准确判断难题,采用数值模拟方法,以抚顺油页岩储层为研究对象,建立了油页岩原位注热开采热流固耦合力学模型,与前人结果对比,验证了模型可靠性.重点考察水力压裂裂缝通道短路问题,分析得到了油页岩原位注热开采过程中储层有效热解区、储层有效热解区中地应力、注汽压力及沉降量随注热时间变化规律.结果表明,过热蒸汽沿水力压裂裂缝流动不会出现裂缝通道短路现象,过热蒸汽可通过水力压裂裂缝加速油页岩储层热解;采用过热蒸汽对流加热油页岩储层效率高,只需1年能使96%的油页岩储层达到热解所需温度;油页岩储层有效热解区中部形成应力集中区,最大地应力为21.6MPa;热解后靠近注热井处岩层发生沉降,热解2年后最大沉降量达0.85m.所得结论对现场油页岩原位注热开采有参考意义.

关键词：油页岩原位开采对流加热温度压力应力

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基于数字岩石物理的油页岩热导率模拟

中国石油大学学报（自然科学版） 2023年第6期47卷 26-34页

作者：张永利涂钰滢马玉林辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

利用数字岩心技术,充分考虑岩石的孔隙空间结构对于岩石热导率的影响,对微波辐射作用下油页岩在室温至600℃时内部孔裂隙及裂缝进行三维可视化进行研究。结果表明:垂直层理面的热导率要小于平行层理面的热导率,油页岩强烈的热各向异性... 详细信息

利用数字岩心技术,充分考虑岩石的孔隙空间结构对于岩石热导率的影响,对微波辐射作用下油页岩在室温至600℃时内部孔裂隙及裂缝进行三维可视化进行研究。结果表明:垂直层理面的热导率要小于平行层理面的热导率,油页岩强烈的热各向异性导致传热的不均匀,热导率在3个方向上总体呈现下降趋势,并且将模拟值与经验模型进行对比,其精度可接受;各向异性的比值(即平行/垂直热导率)的上界为2.149,各向异性最高出现在热导率最低的区域;油页岩内部结构的变化是导致热导率下降的主要原因;研究成果能够在岩心尺度上对岩石热物性研究提供一定的参考。

关键词：油页岩热导率数字岩心有效热导率

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油页岩混合小麦秸秆分级共热解特性

江苏大学学报（自然科学版） 2022年第5期43卷 580-586页

作者：陈斌原梦雪邱禧荷王莎沈骏郭韵上海理工大学机械工程学院上海200093 上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

利用固定床产物分级回收的方式,研究了油页岩混合小麦秸秆生物质在不同温度阶段(t=348,476,521℃)的共热解特性,以及有机碳热化学转化规律.利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解产物结构进行定性、定量分析.结果表明:两者之间的协同作... 详细信息

利用固定床产物分级回收的方式,研究了油页岩混合小麦秸秆生物质在不同温度阶段(t=348,476,521℃)的共热解特性,以及有机碳热化学转化规律.利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对热解产物结构进行定性、定量分析.结果表明:两者之间的协同作用主要体现在t=348℃时油页岩中矿物质对生物质热解过程的催化,以及t=476℃时生物质灰分中矿物质对临界沥青分子裂解过程的影响;混合热解显著提升了生物质热解产物中氢和碳原子数之比,促进了氧元素从热解油向热解气的转移,提升了页岩油产量,并促进了其中长直碳链的提前热解;油页岩在t=476℃时热解生成的杂原子烃类也有一定程度增加.

关键词：小麦秸秆油页岩生物质分级共热解协同作用

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让科技为治理“土地顽症”赋能 006

让科技为治理“土地顽症”赋能