富油煤热解流体滞留特征及其机制

富油煤作为煤基油气资源在我国西部地区拥有丰富的资源量,对其规模化提取油气不仅有利于提高国内能源供给能力,同时有利于改善煤炭的高碳属性。富油煤原位热解技术在提取煤中油气资源的过程中,具有绿色、低碳、地质结构损害小的优势,但其油气产出可能面临流体迁移约束与滞留问题。利用低场核磁共振实验和热重分析实验充分证实了富油煤热解残样中存在油气滞留特征,基于傅里叶红外光谱数据探讨了煤基质结构演化对热解流体迁移的束缚和滞留机制。研究结果表明,低场核磁共振T_(1)-T_(2)谱显示富油煤500℃热解后存在较强烈的油性小分子信号,利用热重分析技术对500℃热解后的半焦再次进行热解实验,发现其初始热解温度仅为461.5℃,低于前期500℃预处理温度。对比该热解样品与未热解的富油煤原始样品,在371~462℃热解温度段活化能前者却远低于后者。上述现象充分说明500℃富油煤热解阶段存在油的束缚情况。随着热解温度的升高,煤中含氧官能团和脂肪结构不断减少,导致煤-油相互作用增强、煤-水相互作用减弱,这一方面使煤基质对热解焦油的迁移约束性增强,另一方面使煤中可动水含量逐渐增多。此外,煤的芳香结构不断增多,使得煤基质塑性减弱、表面张力增强,也不利于热解产物形成的气泡突破基质壳体,从而产生滞留。然而,700℃热解样品几乎没有束缚油特征,这主要是由于该温度段热解产物发生了强烈的二次热解反应,滞留物质多以气态小分子形式存在。上述研究有助于深化富油煤原位热解流体迁移与产出认识。

三塘湖盆地侏罗系富油煤特征及沉积环境控制

新疆地区广泛分布通过低温热解提取油气的富油煤资源,但其在不同沉积位置的热解焦油产率存在较大差异,制约了富油煤精细勘查评价。以三塘湖盆地八道湾组和西山窑组煤样为研究对象,在充分认识以亚甲基、次甲基等形式存在的脂肪链结构是富油煤关键微观特点的基础上,阐释了煤显微组分的微观分子结构特点及其对焦油产率的影响,揭示了泥炭沼泽环境对煤分子结构及其焦油产率的控制规律。研究结果表明:镜质组的长链脂肪结构更加丰富有利于提高煤焦油产率,覆水较深、还原性强、植物组织结构降解程度高的泥炭沼泽环境形成的富油煤包含更多的脂肪氢结构,尤其是亚甲基和次甲基结构等,从而产出更高的热解焦油。八道湾组煤具备上述关键物质特点及成煤环境特点,从而比西山窑组煤具有更高的焦油产率。同时,不同成煤期植物类型及其对古地温的热演化响应差异也是值得探讨的问题。