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《中国石油大学》 2010年
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原油高压热解行为及动力学研究

张斌  
【摘要】: 油藏原油的裂解气是形成天然气气藏的重要气源。原油裂解成气关系到天然气生成和原油消耗,因而客观评价该过程对油气勘探有着重要意义。本文建立了一套以氮气打压来实现高压的模拟热解装置,通过对裂解气的气相色谱分析,得出原油生气特征。考察了温度、压力、水和矿物催化等综合因素对原油及其沥青质组分热解的影响,并建立了平行一级反应动力学模型,确定了来自塔里木盆地的三种油样及沥青质的热解动力学参数,考察了温度、时间、压力在原油生烃过程中的协同、互补效应。最后通过数据的统计分析,确定深层油藏的剩余油量。 实验结果表明,在480℃下压力对原油热解的影响呈阶段性,3种原油最大产气率均在20MPa左右,在低于最大产气率压力时,增大压力促进原油热解,而高于最大产气率压力时,压力对原油热解起抑制作用。但在390℃下,压力对三种原油的影响效果不同,对1#原油,压力是持续的抑制作用;2#原油的最大产气率出现在40MPa,低于40MPa时,对原油热解起促进作用,超过40MPa则起抑制作用;3#原油在30MPa左右产气率最小,最小值前压力对原油热解起抑制作用,最小值后为促进作用。由于原油的裂解和缩聚反应的存在,原油的最高产气温度在450℃左右,再升高温度,原油的产气量会有小幅的下降。从纯原油热解动力学参数可以看出,1#原油生气窗口出现较晚,2#和3#原油早期生气窗口较多,热解速率较快,表明原油组成对其热解成气动力学有显著影响。在模拟地层真实环境的试验中发现,在水及碳酸盐矿物存在时,1#、3#原油热解速率减缓,存留原油量较多。而对2#原油,水和碳酸盐矿物的存在对原油热解具有正的催化作用,表明水和碳酸盐矿物存在时,不利于2#原油在油藏中的存留。从沥青质的活化能分布发现,沥青质生气窗口出现较早,其热解过程生气量较多,对原油裂解产气率有着重要的影响。 在对原油残留量的动力学计算中,可以得出1#、2#和3#原油的残余量分别为76%、35%、49%,证实了三种原油在8000m的油藏条件下,至今都有未裂解的原油存在。通过模拟原油热解实验而得到的实验结果,可以确定深层油藏的保存下限和成藏机理,为油田的勘探和开发提供理论支持。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P618.13

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【参考文献】
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