绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

侯孝欢; 吴应琴; 王作栋; 刘艳红

doi:10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

ISSN 1000-0550 CN 62-1038/P

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绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红

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侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

引用本文:

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

HOU XiaoHuan, WU YingQin, WANG ZuoDong, LIU YanHong. Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

Citation:

HOU XiaoHuan, WU YingQin, WANG ZuoDong, LIU YanHong. Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

引用本文:

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

Citation:

HOU XiaoHuan, WU YingQin, WANG ZuoDong, LIU YanHong. Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

1.
甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室, 兰州 730000;
2.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 国家基金面上项目（41772147，41272147，41572350）；中国科学院战略性先导科技专项（XDB03020405，XDB10030404）；甘肃省油气资源研究重点实验室开放课题基金（SZDKFJJ20170606，Y621JJ1WYQ，Y530JJ1WZD）

详细信息

作者简介:
侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

通讯作者:
吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

中图分类号: P618.13

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Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis

1.
Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: National Natural Science Foundation of China, No. 41772147, 41272147, 41572350; Chinese Academic of Sciences Key Project, No.XDB03020405, XDB10030404; the Key Laboratory for Oil and Gas Resources of Gansu Province Open-end Foundation, No. SZDKFJJ20170606, Y621JJ1WYQ, Y530JJ1WZD

摘要

摘要: 分步瞬时热解法可以有效的用于研究干酪根（或其他相关样品）结构组分随温度变化而演变的详细特征。利用分步瞬时热解法从300℃到600℃共分七个温度点，依次对绿河页岩干酪根样品进行热模拟分析。结果表明：在300℃时，绿河页岩干酪根样品基本没有热解产物，在350℃时可检测到少量吸附烃但含量极少；400℃、450℃和500℃是热解产物十分丰富的三个温度点，主要产物是成对出现的正构烷烃和直链烯烃，同时含有一定量的异构烷烃和姥鲛-1-烯；随着热解温度升高，异构烷烃和长链烃类的相对含量逐渐减少；姥鲛-1-烯在400℃和450℃一直占据主要地位；550℃出现了长碳链烷烃（C₂₇~C₃₂），很有可能是绿河页岩干酪根样品中类似于绿藻等的组分经高温裂解产生的；600℃之后热解产物基本消失，说明在低温阶段干酪根裂解作用就基本完全。另外，绿河页岩干酪根样品在不同温度点的瞬时热解均给出了相应的产物组分构成，对比研究发现，其产物种类及相对含量具有逐渐变化的特征，由此将更有利于研究干酪根的热演化及其成烃机制。
- 绿河页岩 /
- 干酪根 /
- 分步瞬时热解 /
- 生物标志化合物 /
- 演化特征
Abstract: Flash stepwise pyrolysis provide more efficient information than the simple one step pyrolysis for the same samples. This technique could be used to study on the specific thermal evolution trends of kerogen (or other samples) and its changes of structural characteristics effectively with temperature increased. In this study, thermal simulation analysis of was carried out by flash stepwise pyrolysis on the kerogen samples of the Green River shale at seven heating temperatures separatedly. There was almost no pyrolysed products at 300℃ while a little absorbed hydrocarbons appeared at 350℃. Three pyrolysis temperatures were enriched in pyrolysates at 400℃, 450℃and 500℃, respectively, and the pyrolysis products reached a peak at 450℃. The products were mainly in pairs of n-alkanes and n-alkenes, accompanied by the gradual reduction of isoprenoids and long carbon hydrocarbons, prist-1-ene was the dominated single component at both 400℃and 450℃.; There were only a very small quantity of hydrocarbons liberated at 550℃. After 600℃, pyrolysates almost disappeared, indicating the thermal cracking mainly occurred at lower temperatures. These results may demonstrate that the pyrolysates by flash stepwise pyrolysis at temperatures from 300℃ to 600℃ with an interval of 50℃ could provide enough information for the study of thermal evolution and hydrocarbon generation mechanism of kerogen.
- Green River shale /
- kerogen /
- flash stepwise pyrolysis /
- biomarkers /
- evolution characteristics

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[1]	郭成波, 李美俊, 刘晓强, 韩秋雅. 干酪根热解生烃分子模拟研究进展 . 沉积学报, 2024, 42(5): 1494-1511. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.045
[2]	裴子璇, 胡煜昭, 许赛华, 张启梦. 滇黔北坳陷东部五峰组—龙马溪组黑色页岩与干酪根元素地球化学特征及意义 . 沉积学报, 2024, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.127
[3]	王剑, 靳军, 高崇龙, 刘明, 王柯, 罗正江, 刘可, 任影. 准南西段侏罗系——白垩系物源特征及沉积背景 . 沉积学报, 2022, 40(5): 1378-1392. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.025
[4]	陈治军, 王志伟, 张少清, 高怡文, 韩长春, 李科社. 二连盆地宝勒根陶海凹陷烃源岩生物标志化合物特征与油源对比 . 沉积学报, 2020, 38(2): 451-462. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.034
[5]	王万春, 王晓锋, 郑建京, 王作栋. 鄂尔多斯盆地西南缘奥陶系泥页岩与碳酸盐岩生物标志物特征对比 . 沉积学报, 2016, 34(2): 404-414. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.02.019
[6]	. 珠江口盆地番禺低隆起—白云凹陷北坡干酪根热演化模拟与生烃 . 沉积学报, 2013, 31(1): 176-183.
[7]	王涌泉. 干酪根化学降解产物的碳同位素组成研究 . 沉积学报, 2007, 25(5): 778-781.
[8]	孟仟祥, 房嬛, 徐永昌, 沈平. 柴达木盆地石炭系烃源岩和煤岩生物标志物特征及其地球化学意义 . 沉积学报, 2004, 22(4): 729-736.
[9]	林金辉, 伊海生, 李勇, 王成善, 彭平安. 藏北高原双湖地区中侏罗统海相油页岩生物标志化合物分布特征及其意义 . 沉积学报, 2001, 19(2): 287-292.
[10]	王万春, 徐永昌, Manfred Schidlowski, Eckhard Faber, Wolfgang Stahl. 不同沉积环境及成熟度干酪根的碳氢同位素地球化学特征 . 沉积学报, 1997, 15(S1): 132-137.
[11]	许玩宏, 张忠英, 沈平, 孟仟祥. 贵州三都早奥陶世同高组下燕高页岩段的生物标志化合物 . 沉积学报, 1997, 15(3): 72-77.
[12]	段毅, 罗斌杰, 郑国东, 杨醒华. 甘南沼泽沉积物中胡敏酸和干酪根的化学特性及地球化学意义 . 沉积学报, 1996, 14(2): 131-136.
[13]	王万春. 天然气、原油、干酪根的氢同位素地球化学特征 . 沉积学报, 1996, 14(S1): 131-135.
[14]	刘洛夫, 王伟华, 李术元. 干酪根二次生烃热模拟实验研究 . 沉积学报, 1995, 13(S1): 147-150.
[15]	陆琦, 刘惠芳, 罗莉绢, 雷新荣. 广西百色盆地干酪根的研究──兼探干酪根的演化与粘土矿物的关系 . 沉积学报, 1994, 12(4): 31-39.
[16]	陆琦, 刘惠芳, 罗莉绢, 雷新荣. 广西百色盆地干酪根的研究——兼探干酪根的演化与粘土矿物的关系 . 沉积学报, 1993, 11(2): 124-132.
[17]	丁祖国, 柴之芳, 马建国, 傅家谟, 盛国英, 彭平安, 林清. 江汉油田原油和生油岩有机抽提物中过渡族微量元素特征及其石油地球化学意义 . 沉积学报, 1992, 10(1): 108-117.
[18]	王铮. 干酪根的赋存状态与成熟度的关系 . 沉积学报, 1990, 8(4): 124-129.
[19]	秦匡宗, 吴肖令. 高磁场固态碳13核磁共振法研究干酪根的热降解成烃机理 . 沉积学报, 1990, 8(1): 19-27.
[20]	秦匡宗, 张秀义, 劳永新. 干酪根的X射线衍射研究 . 沉积学报, 1987, 5(1): 26-36.

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绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

1. 甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室, 兰州 730000;

2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介:
侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

通讯作者: 吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

收稿日期: 2017-08-20
修回日期: 2017-11-09
刊出日期: 2018-06-10

中图分类号: P618.13

关键词:

干酪根 /

摘要: 分步瞬时热解法可以有效的用于研究干酪根（或其他相关样品）结构组分随温度变化而演变的详细特征。利用分步瞬时热解法从300℃到600℃共分七个温度点，依次对绿河页岩干酪根样品进行热模拟分析。结果表明：在300℃时，绿河页岩干酪根样品基本没有热解产物，在350℃时可检测到少量吸附烃但含量极少；400℃、450℃和500℃是热解产物十分丰富的三个温度点，主要产物是成对出现的正构烷烃和直链烯烃，同时含有一定量的异构烷烃和姥鲛-1-烯；随着热解温度升高，异构烷烃和长链烃类的相对含量逐渐减少；姥鲛-1-烯在400℃和450℃一直占据主要地位；550℃出现了长碳链烷烃（C₂₇~C₃₂），很有可能是绿河页岩干酪根样品中类似于绿藻等的组分经高温裂解产生的；600℃之后热解产物基本消失，说明在低温阶段干酪根裂解作用就基本完全。另外，绿河页岩干酪根样品在不同温度点的瞬时热解均给出了相应的产物组分构成，对比研究发现，其产物种类及相对含量具有逐渐变化的特征，由此将更有利于研究干酪根的热演化及其成烃机制。

English Abstract

Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis

1. Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received Date: 2017-08-20
Rev Recd Date: 2017-11-09
Publish Date: 2018-06-10

Keywords:

Abstract: Flash stepwise pyrolysis provide more efficient information than the simple one step pyrolysis for the same samples. This technique could be used to study on the specific thermal evolution trends of kerogen (or other samples) and its changes of structural characteristics effectively with temperature increased. In this study, thermal simulation analysis of was carried out by flash stepwise pyrolysis on the kerogen samples of the Green River shale at seven heating temperatures separatedly. There was almost no pyrolysed products at 300℃ while a little absorbed hydrocarbons appeared at 350℃. Three pyrolysis temperatures were enriched in pyrolysates at 400℃, 450℃and 500℃, respectively, and the pyrolysis products reached a peak at 450℃. The products were mainly in pairs of n-alkanes and n-alkenes, accompanied by the gradual reduction of isoprenoids and long carbon hydrocarbons, prist-1-ene was the dominated single component at both 400℃and 450℃.; There were only a very small quantity of hydrocarbons liberated at 550℃. After 600℃, pyrolysates almost disappeared, indicating the thermal cracking mainly occurred at lower temperatures. These results may demonstrate that the pyrolysates by flash stepwise pyrolysis at temperatures from 300℃ to 600℃ with an interval of 50℃ could provide enough information for the study of thermal evolution and hydrocarbon generation mechanism of kerogen.

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

引用本文:

侯孝欢, 吴应琴, 王作栋, 刘艳红. 绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

Citation:

HOU XiaoHuan, WU YingQin, WANG ZuoDong, LIU YanHong. Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 630-638. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

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绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

作者简介:
侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

通讯作者:
吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

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绿河页岩干酪根分步瞬时热解演化特征及机理研究

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.083

1. 甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室, 兰州 730000;

2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介:
侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

通讯作者: 吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

English Abstract

Study on Characterization and Mechanism of Thermal Evolution of Green River Shale Kerogen by Flash Stepwise Pyrolysis

1. Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

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通讯作者: 吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

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1. 甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室, 兰州 730000; 2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介: 侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

通讯作者: 吴应琴,女,高级工程师,E-mail:wuyingqin001@163.com

English Abstract

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1. Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

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1. 甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室, 兰州 730000;

2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介:
侯孝欢,男,1992年出生,硕士在读,油气地球化学,E-mail:houxiaohuan001@163.com

1. Key Laboratory of Petroleum Resources, Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China