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油页岩含油率激光探针表征与评价

发布时间:2020-10-20 10:18
   面对巨大的能源需求,非常规石油天然气资源已经获得人们的极大关注。油页岩作为一种重要的潜在能源,已经成为油气领域的研究热点之一。含油率是评价油页岩质量的主要因素之一,也是考察油页岩经济效益的核心参数。对油页岩含油率进行准确、快速和便携测定是现今工业界的迫切需求。本论文基于光与物质的相互作用,利用光电检测技术对油页岩的含油率进行了表征与评价。研究表明:油页岩在激光辐照下表现出典型的光电响应特性。在紫外脉冲激光辐照下,可测得纳秒量级快速光电响应信号。随着辐照激光能量密度的增大,所获得的光电压信号也不断增大,其响应灵敏度可达17 mV/mJ。在此基础上,我们选择龙口、窑街、巴里坤三个地区的油页岩样品进行了稳态激光的光电效应测试,在能量密度为0.15 mJ/mm~2的532 nm激光辐照下,在三个样品上分别测得65 mV、33 mV、5.2 mV的稳态光电压信号,所获得的光电压信号与三个样品的含油率14.16%、9.05%、5.66%相对应,即随着样品含油率的降低,其光电压幅值也不断降低。以上研究结果表明:在激光辐照下,油页岩的光电压与其含油率具有密切关系,其光电压可半定量对油页岩含油率进行表征。论文初步确定油页岩的激光感生电压与其有机质密切相关,并对油页岩的光电特性及其微观机制进行了分析,初步探索了油页岩有机质对其光电效应的影响。基于以上研究,论文研制开发了适用于油气领域的油页岩含油率便携式检测装置。
【学位单位】:中国石油大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2016
【中图分类】:TE662
【部分图文】:

油页岩


能源是保障人类生存发展与社会稳定进步的重要基础,对促进国民经济的发展,人民生活水平的提高以及综合国力的增强有着极其重要的作用。我国是能源储量与消耗大国,煤炭的储量与消耗量均居于世界前几名,而天然气的储量与消耗量都处于较落后的状况。据我国人口密度计算,人均能源所有量较低,已探明的石油与天然气资源相对贫乏[1]。随着经济的发展,我国对能源的需求量也在逐年提高,而对油气资源的巨大需求则促使我国强烈依赖于国外的能源供给。为缓解我国石油资源紧缺的局面,需要积极的发展潜在非常规能源,这是拓展能源的新途径。非常规油气资源主要是指油页岩、煤层气和油砂资源等,其中的油页岩资源在全球范围内储量巨大、潜力无限,因而对油页岩资源的勘探、开发和利用是势在必行的。油页岩是天然的细粒沉积岩,结构呈微层理状,由无机物和有机物两部分组成,富含大量有机物质,其中干酪根是有机质的主要成分,干馏可以产生类似原油的页岩油。

示意图,低温干馏


图 1.2 铝甑低温干馏法Fig. 1.2 Low temperature distillation by aluminum retort铝甑干馏测定法如图 1.2 所示,首先选取一定粒度的油页岩样进行干燥,然后放到铝甑干馏炉内按规定的升温速率进行温控加热,最后进行冷凝。从冷凝物中蒸馏出水分之后就可以得到油,这里可以通过称量油的质量来分析计算油页岩的含油率。铝甑低温干馏法测定油页岩的含油率时发现测定结果存在较大的误差,在仔细排查原因时发现该方法有气密性不够好,加热方式不现代化以及无法有效收集导气管中的残余油等缺点。有学者提出煤的格金干馏法可以尝试对油页岩的含油率进行检测,因为此种方法具有较好的气密性、稳定的升温速度,可以使试样均匀受热、有效收集气管中的残余油以及具有较高的油产率等优点[10]。格金低温干馏测定方法示意图如图 1.3 所示,其测量原理和铝甑干馏法一致。格金干馏法中会取油页岩工作面样的 5 个不同位置的样品粉碎至粒度小于 3mm 后

测井曲线,低温干馏


图 1.3 格金低温干馏法Fig. 1.3 Gray-King's dry distillation我国页岩油干馏工艺主要代表技术是抚顺干馏炉技术。抚顺式干馏炉是一种形为直立的圆筒形,具有简单的炉型结构,外壁为钢板,内衬耐火砖的烟气内式干馏炉,具有内热式炉传热速度快和热效率高的优点。干馏炉的炉体内结合干馏和气化两部分,同时配以热循环煤气,可以使低品位油页岩在干馏时不自燃油的情况下热量达到自给自足的状态,属于气体热载体法[11,12]。在我国,抚式干馏炉或改良的抚顺式干馏炉几乎被所有的油页岩干馏工艺所采用。国外目前采取的几种油页岩干馏工艺技术[13]主要有巴西 PETROSIX 干馏技术5],美国 Toseo-II 干馏技术,德国 RL 干馏技术,澳大利亚 ATP 干馏技术[16]等。(2)测井评价法:通过油页岩测井数据求得其含油率的一种技术,是目前应最广泛的含油率评价方法。上世纪 60 年代末,国外研究利用密度、电阻率、声时差、自然伽马等常规测井曲线的数据来评价烃源岩,通过解析测井曲线与有[17]
【参考文献】

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本文编号:2848554

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