南方树皮煤红外光谱特征及成烃演化规律研究

系统测定了南方树皮煤——这一特殊地质环境中地质体的红外光谱,试图据其红外光谱特征来阐述它的成烃演化规律,并尽力提出在南方广大区域内寻找煤成气,煤成油的可能性。

中国南方树皮煤的生油潜力

中国南方晚二叠世龙潭煤系中的树皮煤主要分布在江苏南部、浙江长兴、安徽广德、江西乐平、贵州六盘水、湖南对阳等地区。将树皮煤作为烃源岩研究，对中国南方油气资源的寻找、勘查和评价具有十分重要的意义。文中通过对树皮煤的形成条件。有机质类型、演化程度以及各种显微组分对煤成烃的贡献的分析，讨论树皮煤的生烃潜力。并根据龙潭煤系生烃潜力、油气显示和生储盖的组合特征，讨论了龙潭煤系的成藏前景。

南鄱阳坳陷龙潭组树皮煤生烃潜力及油气成藏

南鄱阳坳陷的上二叠统龙潭组煤层因富含树皮体而称之树皮煤。树皮煤的树皮体含量大于40％,同时富含基质镜质体、小孢子体等富氢组分。用生烃模拟实验方法得知树皮煤产油率很高,达到413．80 kg/t,是迄今已知的最好的煤成油烃源岩之一。通过单组分生烃模拟实验证实树皮体最有利于生成液态烃,是树皮煤生油的主要贡献者。南鄱阳坳陷的龙潭组是中国南方演化程度较低的,白垩纪盆地的叠合造就了烃源岩二次生烃、晚期成藏的地质条件。乐探1井油藏的原油经油源对比为典型的树皮煤生成的煤成油,表明在中国南方保存条件较好的地区龙潭组煤成油的勘探前景良好。

乐平煤系树皮煤生油研究

江西省东北乐平地区的上二叠统龙潭组煤层因富含树皮体而称之树皮煤,为了明确龙潭组煤成油的机理和勘探前景,文章用有机岩石学方法获得树皮煤显微组分以树皮体为主,同时富含基质镜质体、小孢子体等富氢组分;用生烃模拟实验方法得到树皮煤的产烃率很高,是迄今已知的最好的煤成油烃源岩;通过单组分生烃模拟实验证实树皮体最有利于生成液态烃;树皮煤形成于热带—亚热带潮间带(部分潮上带)泥炭坪,成煤物质来自于红树林—半红树林植物群。

乐平树皮煤升温氧化过程中气体解析规律研究

为了防止煤炭自燃,深入了解煤在升温氧化过程中气体的解析规律,利用煤升温氧化系统对乐平树皮煤进行了升温氧化实验研究。结果表明,树皮煤在升温氧化过程中,不同气体的初析温度t_m和解析速率各不相同, CO、CO_2、CH_4、C_2H_6、C_2H_4、C_3H_8、C_3H_6、i-C_4H_(10)和n-C_4H_(10)9种C_1-C_4气体的t_m依次为70℃、20℃、20℃、20℃、100℃、20℃、130℃、100℃和70℃。20-210℃为煤的缓慢氧化阶段,从树皮煤中依次缓慢解析出吸附态的气体CO_2、CH_4、C_2H_6、C_3H_8和CO等;210-290℃为煤的快速氧化阶段,从煤中解析出较大量的9种C_1-C_4气体产物,气体的浓度以指数速率增加;290一400℃为煤的急速氧化阶段,9种C_1-C_4气体的浓度以直线关系急剧增加。不同类型的煤在不同的氧化阶段具有不同的氧化特征,可选择不同的气体作为预测煤自燃特性的标志气体。

安徽省金山煤矿晚二叠世树皮煤的地球化学特征

通过采用ICP-MS、XRF、CV-AAS、SCEPI、CP-AES和光学显微镜方法,研究了安徽省金山煤矿晚二叠世树皮煤的地球化学特征。分析结果显示,Li、B、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ga、Y、Zr、Mo、Hg、Pb、Th和U等元素在树皮煤中高度富集。逐级化学提取的结果表明:煤中的Li、Sc、Ti、Cr、Y、Zr和Th等元素主要存在于硅酸盐矿物中,然而,Be存在于有机物质中;黄铁矿则主要是S、Mo、Hg、和Pb的载体;Ga只存在于硅酸盐矿物中,而U和V在有机物和硅酸盐物质中都有富集。

皖浙长广地区树皮煤的煤质特征及成因

树皮煤又称乐平煤，以其高挥发分、富氢和高焦油产率且有机显微组分中富含树皮体而被列为我国的特殊煤种之一。从煤岩学和煤化学角度分析了皖浙长广地区树皮煤的煤质特征，讨论了树皮煤的成因，划分出树皮煤的两大成因类型。

晚二叠世树皮煤芳烃地球化学特征研究

以乐平鸣山矿区B3煤层的树皮煤为研究对象,运用光学显微镜、岩石热解、氯仿沥青"A"抽提、气相色谱-质谱联用分析(GC-MS)等实验手段,分析了样品的芳烃地球化学特征。研究表明:样品具有很好的生烃潜力,样品的成煤母质来源以高等植物为主,样品的有机质演化过程属于弱氧化-还原环境,样品的成熟度处于未成熟-成熟阶段。

南鄱阳坳陷乐探1井原油树皮煤成油的地球化学特征

南鄱阳坳陷二甲村凹陷乐探1井在上白垩统周家店组发现油气显示。其原油的地球化学特征与新疆非树皮煤成因的煤成油对比表明,它既具有煤成油的一般特征(如原油物性、族组分、姥植比、碳同位素特征),又有树皮煤的特殊性(如轻烃甲基环己烷指标、规则甾烷和萜烷的组成特征等),由此认为该井原油主要是由树皮煤形成的煤成油,它与本区广泛分布的海相二叠系龙潭组树皮煤有亲缘关系。

我国南方龙潭煤系镜亮煤、藻烛煤、树皮煤成烃规律研究

我国南方龙潭煤系中广泛存在着树皮煤、藻烛煤和镜亮煤并且有较高的生烃潜能,S_1为9～26mg/g、S_2为150～300mg/g。可溶抽提量为40～80mg/g,是良好的生烃源岩。它们分别由木栓质体、藻类体、基质镜质体等显微组分所组成。在显微镜下显示了较多的生烃和排烃的光学证据。这些煤具有不同的成烃的累积速率和成烃转化速率,其中树皮煤的成烃累积速率最慢而成烃转化速率最快,依次分别是藻烛煤和镜亮煤。热模拟实验也证明了它们具有不同的成烃特征。表明了在中国南方寻找煤成气藏和煤成油藏的可能性。

树皮煤研究的现状与未来

树皮煤研究的研究始源于我国的二十世纪 30年代 ,国内外学者采用不同实验方法与手段对树皮煤从煤岩学、煤化学、地球化学、成烃能力及成烃动力学、生油潜力、成煤环境及成煤植物等方面进行了研究 ,取得了一定成果 ,但仍存在一些争议。本文在总结国内外树皮煤研究现状的基础上 。

晚二叠世树皮煤(体)的结构和反应性

自从1933年谢家荣报道江西乐平地区典型树皮煤以来,树皮煤(体)因其具有特殊的化学性质,引起了广泛关注。典型的树皮煤和树皮体主要存在于中国南方晚二叠世,尽管在树皮煤(体)化学性质方面已经取得了一些重要的研究进展,但关于其结构特征和热反应性缺乏系统研究,直接影响了树皮煤的合理利用。通过结合已有的大量参考文献和课题组的研究数据,围绕树皮煤和树皮体的结构和热反应性方面,进行了细致的总结与分析,重点探讨了树皮煤(体)的化学组成、有机地球化学特征、化学结构特征和热反应性,重新分析了对树皮煤定义的界定,推测建立了树皮煤化学结构与植物前驱体化学结构之间的关系图,指出了树皮煤(体)的元素组成方面至少表现出4点特殊性质:高氢含量、高H/C原子比、高挥发分以及高硫含量。结构上主要讨论了树皮体的物理结构和化学结构2方面,表明了树皮体最明显的化学结构特征是具有丰富的脂肪族结构,在镜质组反射率从0.67%增加到1.12%,树皮体的形态结构逐渐由纤维状向不规则网状结构演化,其定向性排列越来越强,与镜质组的结构演化特征相似。树皮煤(体)具有许多异常的热行为,如强烈的热解作用、超高的基氏流动度、良好的生烃潜力和液化性能。最后对树皮煤的进一步利用途径提出了建议,也指明了树皮煤(体)下一步需要解决的问题。

江西乐平树皮煤的显微煤岩类型研究

对江西乐平鸣山煤矿B3煤层各分层的显微煤岩类型和显微组分进行了详细研究。结果显示,6个煤分层中有5个(第1至第5)分层富含树皮体(平均含量51.8%),而煤层底部第6分层的树皮体含量极低(0.8%)。第1至第5分层中微树皮煤含量平均值为39.8%,树皮微亮煤含量平均值为9.7%,树皮微暗煤含量平均值为11.5%。树皮微亮煤是凝胶化物质与树皮体的共生组合,指示树皮体是在成煤泥炭沼泽内形成的,而不是异地搬运沉积的。鸣山B3煤层中的树皮体显示较清晰的植物细胞结构,其细胞壁在透射光下呈红色,在油浸反射光下呈灰色,在蓝光激发下不发荧光,说明这种"树皮体"的细胞壁并非栓质化成分,形成这种"树皮体"的植物组织不是皮层。

Co、Mg改性USY对树皮煤热解焦油产物分布的影响

制备了5%Co/USY、5%Mg/USY和1%Co-5%Mg/USY、1%Mg-5%Co/USY等2种金属改性的USY分子筛,利用XRD、BET、NMR、Py-IR等对其结构进行了表征。通过TG及Py-GC-MS探究了不同分子筛在树皮煤热解中的定向催化作用及对焦油组分分布的影响。结果表明,较之单金属担载,1%Co-5%Mg/USY和5%Co-1%Mg/USY催化剂总酸量降低;4种催化剂对于提高热解焦油中芳烃质量分数均有一定作用,其中5%Mg/USY分子筛效果最明显,芳烃质量分数增加15%,这与脂肪烃转变缩合有关;芳烃中轻质芳烃质量分数提高4%;1%Co-5%Mg/USY有助于酚类脱氧形成芳烃。

江西乐平树皮煤热解生烃动力学研究

为了探讨树皮煤的生烃特征,对江西乐平树皮煤进行了3种升温速率下的Rock-Eval热解模拟实验,通过分析热解烃的产率随温度的变化,应用Optkin动力学软件对树皮煤进行热力学参数计算。结果表明:树皮煤的生烃潜力高,活化能分布范围窄,到达相应的温度后能够在短时间内大量生烃。通过与前人研究对比,认为树皮体的活化能分布受热解动力学模型、热解实验温度、升温速率、样品的纯度、成熟度等多种因素影响。

贵州水城地区晚二叠世含树皮体煤成烃特性研究

采用岩石热解、热解气相色谱以及有机岩五学等方法，对贵州水城含树皮体煤及其主要组分——树皮体的生烃潜力、烃类组成特征和成烃演化规律进行了详细的研究。结果表明：本区含树皮体煤以及树皮体的生烃潜力、氢指数和有机碳含量都较高；含树皮体煤主要生烃温度区间和生烃高峰期分别为400～500℃和420～450℃；热模拟产物以轻质烃（凝析油或轻质油）占绝对优势，湿气次之；气态烃与液态烃演化模式截然不同，液态烃产率（ΣC6＋／ΣC1）在低成熟（200～370℃）阶段最高，气态烃产率（ΣC1～5／ΣC1）在过成熟阶段（500～600℃）最高；开放体系热模拟烃类组成中烯烃含量较高，此外含有少量的芳烃。上述结果表明：含树皮体煤和树皮体都是一种良好的生烃母质，并且树皮煤高的生烃潜力很大程度上归功于其中的树皮体。

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9~16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。

不同煤级含树皮体煤HRTEM特征研究

以自然序列不同变质程度的含树皮体煤为研究对象,分析了样品的煤岩学特征和化学特征,并运用高分辨率透射电镜(HRTEM)研究了含树皮体煤的化学结构随变质程度的变化特征。研究能够为树皮煤的洁净利用提供理论支持。

浑源煤和乐平煤抽出物的化学组成及其地球化学特征——Ⅰ.烷烃部分

本文利用GC和GC/MS技术对山西浑源藻烛煤和江西东中树皮煤的索氏抽提物的烷烃镏分进行了研究。首次发现浑源藻烛煤中存在显著量的C_(28)二降藿烷,伽马蜡烷和γ-戎萝卜烷,而在乐平树皮煤中却不存在可检测量的甾烷系列。

贵州水城晚二叠世树皮体成烃的演化特征

采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法，对贵州水城含树皮体煤中的主要组分———树皮体的生烃潜力、烃类组成特征、成烃演化规律进行了较为详细的研究。结果显示，树皮体的生烃潜力（Ｓ１ ＋ Ｓ２） 和氢指数（ＨＩ） 都较高，分别为２９７－１ 和４９１ ｍｇ／ｇ ；在高成熟条件下树皮体仍能生成大量烃类物质，其生烃高峰期集中在ＶＲ０ 为１－５５ ％ 左右；烃类组成以轻质烃（ 凝析油或轻质油） 占绝对优势，湿气次之，并且烯烃含量较高（ 此现象与开放体系热模拟有关） ；气态烃与液态烃演化规律相似，据此可以认为，气态烃很大一部分是由液态烃进一步裂解来的。