铀对褐煤生烃演化影响的模拟实验研究

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有机-无机相互作用普遍存在于油、气、煤、铀多种能源矿产形成演化富集成藏(矿)过程中。在油、气、煤、铀多种能源矿产同盆共存的情况下,石油、天然气、煤为铀的富集成矿提供还原环境。前人研究表明铀对含有干酪根类型为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型的烃源岩生烃演化具有不同程度的影响,铀也可能对煤的生烃演化过程及产物产生一定的影响。我国含煤盆地多,且煤系烃源岩分布广泛,煤成气在中国天然气工业中有着重要的地位,因此,研究铀对煤生烃演化的影响具有重要的实践价值及理论意义。为了探讨煤生烃演化过程中铀可能具有的作用,本文在褐煤中加入碳酸铀酰溶液,在200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃六个温度点进行生烃热模拟实验。对比加铀、未加铀样品生烃模拟实验产物的相关参数,结果表明:(1)铀的加入对于褐煤生烃演化过程总体上具有提高生烃量的作用,增加了总烃的产量。(2)铀的存在提高了褐煤生成液态烃的产率,除个别温度外,铀的存在使褐煤生烃模拟实验产物凝析油生成高峰温度提前到来,降低了生油门限,使得排出油及轻油在生成高峰温度时的产量增加,残余油产量整体增加;在液态烃裂解成气阶段,具有加速液态烃裂解的作用。(3)铀的存在有利于提高气态产物中烃气的比例,促进长链烃向短链烃、不饱和烃向饱和烃的转化,提高了气态烃中甲烷的比例,促使H进入烃的结构,并最终增加了气态产物干气化程度。同时铀的存在使煤生烃实验产物中天然气各类组分发生了不同程度的变化,使得天然气组分中H2的比例明显增加,CO的比例升高。铀在褐煤生烃的早期阶段促进了煤中含氧官能团的脱落。(4)铀的存在改变了饱和烃生物标志化合物的参数,使得饱和烃气相色谱特征参数和饱和烃色谱质谱特征参数在不同的模拟温度点发生不同程度的改变。(5)铀改变了煤生烃演化进程,既能改变褐煤生烃演化快慢程度,又改变了褐煤的官能团结构。在低温阶段,铀促进了褐煤生烃演化的进程,而在高温阶段,铀的存在具有降低有机质过度成熟的作用。因此,铀在褐煤生烃演化过程中作用的研究将可能会对煤成气的勘探具有一定的启示作用,并可能会新增煤成气的资源量和储量;有助于推动煤成烃机理的研究,将为多能源矿产共存成藏(矿)成因机理的研究及多矿种的综合勘探开发提供实验素材及理论支持,对我国油气资源规模和远景评价有可能产生新的启发和思考。
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