长链烷烃的高温高压稳定性的拉曼光谱研究

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深层油气勘探是近年来石油工业的一个重要趋势,超压被认为是深层油气成藏的一个重要因素,即压力抑制有机质成熟,压力也抑制生成的油气因热演化而破坏消失。目前还没有系统的压力影响油气热解破坏的实验研究,已有一些研究涉及到压力的这方面影响,但压力偏低,体系压力通常由氮气或氩气维持,接近大气压或者十几个、几十个兆帕,没有达到深层盆地的地层压力。本文针对深层油气盆地的超压作用,在较宽的压力范围内研究高压对油气含有的几种长链烷烃的作用,为油气勘探提供数据参考和理论依据。 利用金刚石压腔的原位测量以及拉曼光谱,在约50~250MPa压力下,研究了压力对正十六烷、正二十二烷、正二十四烷的热解反应的影响,结果显示,在实验压力范围内,高压抑制烷烃热解,可使十六烷的热解温度升高2~9℃/10MPa,使二十二烷、二十四烷的热解温度升高2~7℃/10MPa。在地质上这些温度差异可以使烷烃延长几个百万年的保存时间,这些单质烷烃的研究结果可用来预测烷烃混合物以及油气的热演化情况。 利用金刚石压腔的高温体积不变性,以及拉曼光谱,在30~450℃,0~900MPa条件下,研究了长链烷烃的PVT关系,实验测得了正癸烷的密度为0.56~1.01g/cm<3>的5条等容线,实测了正十六烷密度为0.53~0.76g/cm<3>的5条等容线。由于长链烷烃粘度大、熔点低、高温易于分解,一些热力学参数不易测得,癸烷和十六烷是长链烷烃中用途较多较广的,但其热力学数据仍然较少,而且这样的大分子结构远远偏离理想状态,常见的状态方程不能准确地计算等容线,还未见实测值的文献报道,本论文研究流体的PVT状态方程的设备和方法具有独创性和实用性。烷烃的PVT相图也能反映是否热解、是否相变等稳定性情况。 利用金刚石压腔的高压技术,以及拉曼光谱,在<1.0GPa范围内实验考察了烷烃的高压稳定性,研究了6种正构烷烃的压致相变,均测得液固相变点,它们的相变点压力与碳数的关联式为P=7.37m<2>-270.36m+2471.8(R<2>=0.9899),可以用来推测常温下呈液态的13种正构烷烃的压致相变压力。 烷烃的许多性质都相似或呈规律性递变,因为它们结构相近。如果各种烷烃的性质包括热解稳定性,都有周备的研究,那么综合起来,就能更准确更全面地认识石油的稳定性问题,理论研究也就能更好地指导辅助石油勘探实践。
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