硫酸盐热化学还原反应基元步骤与反应机理初探

利用高压釜对Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3、MgSO4、CaSO4、Na2SO4及K2SO4等六种硫酸盐与正庚烷发生反应的可能性进行了热模拟实验。研究发现,400℃时Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3和MgSO4都能与正庚烷发生强烈的硫酸盐热化学还原反应（TSR）,主要生成金属氧化物和/或金属硫化物、硫化氢、炭以及硫醚、硫醇、噻吩等有机硫化物;而相同条件下CaSO4、Na2SO4及K2SO4参与TSR的程度则很低。根据六种硫酸盐与正庚烷反应后气油固三相产物的分析结果,探讨了硫酸盐热化学还原反应的基元步骤与反应机理。     

沉积有机质的加氢热解及其地球化学信息研究

用加氢热解(hydropyrolysis)释放高演化源岩干酪根和沥青分子网络中共价键结合的生物标志物,在恢复原始有机地球化学信息方面具有重要的意义,可应用于源岩有机质生源确定、成熟度确定、古沉积环境判识以及油/源对比等.实验表明,样品沥青“A“与加氢热解产物中生物标志物的组成存在一定的差异,加氢热解产物中含有丰富的地球化学信息.加氢热解具有产物收率高、结构重排少、生物特征保持完整等特点,能够合理地释放出沉积有机质分子骨架中具有原生性的组分,保持完整的原始生物标志物结构和立体化学特征.加氢热解技术为油气地球化学研究开辟了新途径.     

催化加氢热解/气相色谱-质谱研究沉积物中生物标志物

针对地质体中高演化沉积有机质，应用催化加氢热解/气相色谱-质谱方法测定了干酪根中以共价键结合的生物标志物。结果表明，实验样品的催化加氢热解产物收率明显高于二氯甲烷（DCM）索氏抽提，产物色谱图中饱和烃的峰形、保留时间和质谱特征与索氏抽提峰形基本一致；对比两种方法产物中饱和烃主要指标甾烷m/z 217和藿烷m/z 191表明，经过加氢还原，干酪根分子网络中共价键结合着两种生物标志物分子骨架得到印证，为催化加氢热解提取沉积物中生物标志物的方法可靠性提供了依据。催化加氢热解/气相色谱-质谱技术是一种对研究高演化沉积有机质中生物标志化合物有独特作用的有效分析手段。     

天然气与硫酸盐热化学还原反应的模拟实验研究

为探讨天然气中高含量硫化氢形成的化学机制，利用高温高压反应装置，对天然气与固态硫酸钙反应体系进行了热模拟实验研究。使用气相色谱仪、微库仑仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对产物进行了分析，探讨了硫酸盐热化学还原反应的热力学特征，并进行了反应动力学研究。结果表明，高温下天然气与固态硫酸钙可以发生反应，产物主要为硫化氢、二氧化碳、碳酸钙、水和炭。热力学研究表明，天然气与固态硫酸钙的反应可行，升高温度对反应有利，同一温度下长链烷烃与固态硫酸钙发生反应的可能性要比短链烷烃大。根据动力学模型得到反应活化能为96.824kJ/mol。     

地质体中生物标志化合物的HyPy/GC-MS法测定

采用催化加氢热解(HyPy)联用GC-MS技术,提取和测定了地质有机大分子网络中共价键结合的生物标志物分子,建立了研究高演化干酪根分子中共价键结合的生物标志物信息的独特有效的分析方法.优化的实验条件为:样品担载Mo的质量分数为1%,升温速率5℃/min,反应终温550℃并恒温20 min,氢气压力10～15 MPa,氢气流速1.0 L/min.实验表明,该方法具有产物收率高、结构重排少、生物特征保持完整等特点,能够合理地释放出沉积有机质分子骨架中具有原生性的组分,保持完整的原始生物标志物结构和立体化学特征.将该技术应用于典型的地质样品分析中,结果令人满意.     

水介质对有机硫化物形成影响的模拟实验

利用高压釜反应装置在高温高压下开展了汽油-硫酸镁化学还原反应含水和无水体系的模拟实验,通过气相色谱仪、微库仑仪、毛细管气相色谱/脉冲火焰光度检测器、红外光谱仪及X射线衍射仪对气、油、固三相产物分别进行了分析并对动力学进行了解析,表明主要生成氧化镁、硫、焦炭、硫化氢、二氧化碳以及硫醇、硫醚和噻吩类等有机硫化物;随反应温度升高,反应体系中无机硫转化为有机硫的趋势增强,并主要生成热稳定性高的噻吩硫。 动力学解析表明,含水和无水条件硫酸镁转化反应的活化能分别为68.9和78.5 kJ/mol,证明水存在有利于无机硫向有机硫转化。     

原油中有机硫化物成因的硫酸盐热化学还原反应模拟研究

原油中部分有机硫化物来源于硫酸盐热化学还原反应。利用高压釜在高温高压含水条件下对正戊烷 硫酸镁反应体系进行了热模拟实验研究。通过气相色谱仪、微库仑仪、毛细管气相色谱/脉冲火焰光度检测器、红外光谱仪及X射线衍射仪,对气、油、固三相产物进行了分析。结果表明,硫酸盐热化学还原反应在425℃~525℃可以进行,主要生成氧化镁、炭、硫化氢、二氧化碳以及硫醇、硫醚和噻吩类等有机硫化物。根据动力学模型计算出该反应活化能为58.0kJ/mol。     

HYPY/SE提取固体有机质中生物标志化合物的研究

采用催化加氢热解技术提取了高演化沉积有机质中共价键结合生物标志物分子。催化加氢热解是在高氢压(>10MPa)、较慢的升温速率(5℃min)和高分散型催化剂作用下的还原反应,是一种对提取高收率、少结构重排的干酪根和沥青质分子骨架中共价键结合的生物标志化合物有独特作用的分析性手段。实验结果表明,通过催化加氢热解处理可以合理释放出高演化沉积有机质分子骨架中的具有原生性的组分,在油油对比、油源对比、油藏有机质沉积环境以及油藏的次生改造等研究方面可获得较好的应用。特别是针对高演化沉积物和一些后期严重降解的油藏而言,在恢复原始有机地球化学信息研究方面更具有重要意义。