油页岩传热各向异性与原位传导热采模拟分析

【目的】油页岩原位开采过程中传热效率差,各向异性差异显著,油页岩原位开采中存在各向异性传热差异问题。【方法】以新疆巴里坤油页岩制标准样本试件,采取多种室内试验手段对不同温度下块状油页岩水平、垂直层理传热差异进行探究,并进行原位开采模拟。【结果】实验结果表明：1）随着温度升高,各层理方向热传导系数均呈“降低”趋势,但油页岩平行层理方向的热传导系数均大于垂直层理方向;2）随温度升高,比热容先升高再降低,当温度为400℃时,油页岩比热容值最大;3）结合显微CT图,随着温度的升高,裂隙增多对垂直层理方向热量传导的影响大于平行层理方向。基于上述实验测试参数,同时利用COMSOL软件建立油页岩储层原位电加热的“热-固”耦合模型,模拟结果表明：随加热时间的增加,各向异性传热差异逐渐开始呈现;当加热时间为120 d时,加热井附近区域温度上升,并未表现出明显的各向异性;当加热到600 d时,平行层理方向的传热区域明显大于垂直层理方向,呈“椭圆”状;加热到1 440 d时,传热区域小幅度增加,加热井控制区域页岩基本热解完成。     

藏北可可西里地区中新世湖相油页岩的生物分子标识及碳同位素异常

对采自藏北可可西里地区中新世湖相油页岩样品进行了有机岩石学和分子地球化学实验分析 ,目的是通过生物分子生态学方法重建古湖泊系统的演化。两个层位油页岩抽提沥青的 GC-MS和 GC-IRMS分析表明 ,剖面下部的油页岩和泥质岩富含β胡萝卜烷和伽马蜡烷 ,沉积环境是一个水体分层的咸水古湖泊系统。色谱 -质谱分析中检出的短链正构烷烃来自于水生生物 ,而以奇数碳 C2 9为主峰且奇偶优势明显的长链 ( C2 3 ～ C3 1 )正烷烃是 C3 型陆生高等植物输入的。植烷和姥鲛烷被解释为来自生活在透光带上部的藻类和蓝细菌 ,β胡萝卜烷可能与栖居于透光带下部的喜盐性古细菌及光合细菌有关 ,藿烷和莫烷代表生活在氧跃面或缺氧底层水中的甲烷菌和化学自养细菌群落。作者发现上部层位油页岩比下部油页岩明显富集 1 3 C,干酪根 δ1 3 C高达 -1 7.76‰ ,正烷烃单体碳同位素 δ1 3 C平均值为 -2 1 .97‰ ,主峰 n C2 3 的 δ1 3 C值可达 -1 5 .0 1‰。经对比证实 ,这种罕见的 1 3 C异常是 C4型植被或绿藻 Botryococcus突然繁盛引起的 ,这预示着中新世末青藏高原隆升可能达到临界高度 ,古湖泊生态系统随着气候变化发生了转型和更新。     

柳树河油页岩微波干燥及其对热解特性的影响

在对家用微波炉改造基础上搭建了微波干燥实验台,研究了柳树河油页岩微波干燥特性及对热解特性的影响。结果表明,微波干燥所需的时间为传统干燥所需时间的20%;微波干燥速率要明显大于传统干燥速率;Page模型适用于描写柳树河油页岩微波干燥过程。微波干燥的油页岩同热风干燥后及原样油页岩的热解活化能随转化率的变化曲线基本一致,整体呈先上升后下降的趋势,在转化率为0.7时达到最大值;热解活化能在80~200 kJ/mol变动;微波干燥油页岩热解反应有机质分解段的活化能增加。     

黄县油页岩及其干酪根中含氧官能团的分析

采用对腐植酸中含氧官能团的分析方法,并做了一些改进,对黄县油页岩及其干酪根中含氧官能团进行了初步分析。结果发现,油页岩中羧基为1.01％,酚羟基为7.85％,羰基为4.55％,酯基为3.03％.黄县油页岩干酪根中聚集了相当量的含氧官能团,如黄县油页岩中含氧官能团以氧百分含量为基准约为15.50～15.70％,其干酪根中含氧官能因氧总量约为13.20％～13.40％.元素分析及显微镜下鉴定结果表明,黄县油页岩干酪根属于Ⅱ_1型干酪根,黄县油页岩是良好的生油岩。     

油页岩半焦基矿物/生物炭复合材料制备及其吸附性能研究

基于油页岩半焦中富含的矿物质和有机质,以KOH为活化剂,联用机械力化学和热解炭化窑街油页岩半焦制备油页岩半焦基矿物/生物炭复合材料,考察了矿物/生物炭复合材料对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果.结果表明,制得的复合材料对Pb²⁺和Cd²⁺具有优异的吸附性能,最大吸附量分别为177.83和67.48mg^·g^-1,分别是原油页岩半焦的6.1倍和4.3倍.吸附动力学和热力学拟合数据显示,复合材料对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附属于化学吸附主导的单层吸附,主要吸附机理涉及官能团吸附、²⁺_Pb-π和Cd²⁺-π相互作用、静电吸附和矿物沉淀.该研究为从环境矿物材料角度探究油页岩半焦全组分综合利用提供了可行途径.