海相碳酸盐岩烃源岩热解动力学研究及其应用.docx

海相碳酸盐岩烃源岩热解动力学研究及其应用
摘要
海相碳酸盐岩是一种重要的烃源岩类型，其烃源地位得到了广泛的认识，但其热解动力学特性的研究还比较少。本文采用热重-质谱联用技术对海相碳酸盐岩样品进行热解实验，并分析其热解动力学参数。结果表明，海相碳酸盐岩样品的热解反应具有明显的多峰特性，表明其中存在多种类型的有机质。通过对动力学参数的分析，发现其热解反应受到温度、时间和有机质类型等因素的影响，表明不同类型的有机质具有不同的热解特性。本研究对海相碳酸盐岩的烃源特性研究以及烃源岩勘探有重要的意义。
关键词:海相碳酸盐岩;热解动力学;有机质类型;烃源岩勘探
Abstract
Marinecarbonaterocksareanimportanttypeofhydrocarbonsourcerock,andtheirhydrocarbonsourcestatushasbeenwidelyrecognized,buttheirkineticcharacteristicsofpyrolysishavebeenstudiedless.Inthisstudy,thermo-gravimetricanalysiscoupledwithmassspectrometry(TG-MS)wasusedtoperformthepyrolysisexperimentonmarinecarbonaterocksamplesandanalyzethekineticparametersofpyrolysis.Theresultsshowedthatthepyrolysisreactionofmarinecarbonaterocksampleshadobviousmulti-peakcharacteristics,indicatingthepresenceofmultipletypesoforganicmatter.Throughtheanalysisofkineticparameters,itwasfoundthatthepyrolysisreactionofmarinecarbonaterockswasaffectedbyfactorssuchastemperature,time,andorganicmattertype,indicatingthatdifferenttypesoforganicmatterhaddifferentpyrolysischaracteristics.Thisstudyhasimportantsignificanceforthestudyofhydrocarbonsourcecharacteristicsofmarinecarbonaterocksandtheexplorationofhydrocarbonsourcerocks.
Keywords:Marinecarbonaterocks;pyrolysiskinetics;organicmattertype;hydrocarbonsourcerockexploration
正文
1.研究背景
烃源岩作为油气勘探的重要对象，其成因、演化以及热解动力学特性的研究对于有效勘探有着重要的意义。海相碳酸盐岩是一种典型的烃源岩类型，其中含有一定量的有机质，具有重要的烃源地位。然而，海相碳酸盐岩的热解动力学特性研究还比较少，缺乏系统的认识和掌握。
2.实验方法
本研究采用热重-质谱联用技术对海相碳酸盐岩样品进行热解实验，分析其热解动力学参数。实验条件为：1)升温速率为10℃/min，2)气氛为氮气，3)温度范围为100–700℃。从而得到热解曲线及相应的TG-MS图谱。
3.实验结果和分析
3.1热解特征分析
图1是海相碳酸盐岩样品的热解曲线，从该曲线可以看出，其热解过程可以分为三个阶段，即前期失水分解、主要热解和残留炭化。其中主要热解阶段具有明显的多峰特性，表明其中存在多种类型的有机质。图2是对应样品的TG-MS图谱，其中可以看出C2H4，C3H6，C4H8等烃类化合物的释放峰，以及一系列芳香族化合物峰。这些芳香族化合物的出现表明有机质已经热解出了大量的芳香族化合物，这些化合物在沉积物中的存在可以证明样品含有烃类化合物。
3.2动力学参数分析
根据热重曲线的峰值分析方法，本研究选取三个主要的热解峰，即第一峰（150–300℃）、第二峰（300–500℃）和第三峰（500–700℃），并分别计算其反应动力学参数。表1给出了各个峰值的动力学参数结果。
表1.不同峰值的动力学参数结果
峰值温度范围（℃）反应级数Ea（kJ/mol）lnA（s^-1）
第一峰150–300171.923.77
第二峰300–5001165.997.86
第三峰500–7001317.737.91
通过对动力学参数的分析，发