發(fā)布時(shí)間：2020-10-20 10:18

　　 面對(duì)巨大的能源需求,非常規(guī)石油天然氣資源已經(jīng)獲得人們的極大關(guān)注。油頁巖作為一種重要的潛在能源,已經(jīng)成為油氣領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。含油率是評(píng)價(jià)油頁巖質(zhì)量的主要因素之一,也是考察油頁巖經(jīng)濟(jì)效益的核心參數(shù)。對(duì)油頁巖含油率進(jìn)行準(zhǔn)確、快速和便攜測(cè)定是現(xiàn)今工業(yè)界的迫切需求。本論文基于光與物質(zhì)的相互作用,利用光電檢測(cè)技術(shù)對(duì)油頁巖的含油率進(jìn)行了表征與評(píng)價(jià)。研究表明:油頁巖在激光輻照下表現(xiàn)出典型的光電響應(yīng)特性。在紫外脈沖激光輻照下,可測(cè)得納秒量級(jí)快速光電響應(yīng)信號(hào)。隨著輻照激光能量密度的增大,所獲得的光電壓信號(hào)也不斷增大,其響應(yīng)靈敏度可達(dá)17 mV/mJ。在此基礎(chǔ)上,我們選擇龍口、窯街、巴里坤三個(gè)地區(qū)的油頁巖樣品進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)激光的光電效應(yīng)測(cè)試,在能量密度為0.15 mJ/mm~2的532 nm激光輻照下,在三個(gè)樣品上分別測(cè)得65 mV、33 mV、5.2 mV的穩(wěn)態(tài)光電壓信號(hào),所獲得的光電壓信號(hào)與三個(gè)樣品的含油率14.16%、9.05%、5.66%相對(duì)應(yīng),即隨著樣品含油率的降低,其光電壓幅值也不斷降低。以上研究結(jié)果表明:在激光輻照下,油頁巖的光電壓與其含油率具有密切關(guān)系,其光電壓可半定量對(duì)油頁巖含油率進(jìn)行表征。論文初步確定油頁巖的激光感生電壓與其有機(jī)質(zhì)密切相關(guān),并對(duì)油頁巖的光電特性及其微觀機(jī)制進(jìn)行了分析,初步探索了油頁巖有機(jī)質(zhì)對(duì)其光電效應(yīng)的影響。基于以上研究,論文研制開發(fā)了適用于油氣領(lǐng)域的油頁巖含油率便攜式檢測(cè)裝置。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TE662
【部分圖文】：

能源是保障人類生存發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高以及綜合國(guó)力的增強(qiáng)有著極其重要的作用。我國(guó)是能源儲(chǔ)量與消耗大國(guó)，煤炭的儲(chǔ)量與消耗量均居于世界前幾名，而天然氣的儲(chǔ)量與消耗量都處于較落后的狀況。據(jù)我國(guó)人口密度計(jì)算，人均能源所有量較低，已探明的石油與天然氣資源相對(duì)貧乏[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)能源的需求量也在逐年提高，而對(duì)油氣資源的巨大需求則促使我國(guó)強(qiáng)烈依賴于國(guó)外的能源供給。為緩解我國(guó)石油資源緊缺的局面，需要積極的發(fā)展?jié)撛诜浅Ｒ?guī)能源，這是拓展能源的新途徑。非常規(guī)油氣資源主要是指油頁巖、煤層氣和油砂資源等，其中的油頁巖資源在全球范圍內(nèi)儲(chǔ)量巨大、潛力無限，因而對(duì)油頁巖資源的勘探、開發(fā)和利用是勢(shì)在必行的。油頁巖是天然的細(xì)粒沉積巖，結(jié)構(gòu)呈微層理狀，由無機(jī)物和有機(jī)物兩部分組成，富含大量有機(jī)物質(zhì)，其中干酪根是有機(jī)質(zhì)的主要成分，干餾可以產(chǎn)生類似原油的頁巖油。

圖 1.2 鋁甑低溫干餾法Fig. 1.2 Low temperature distillation by aluminum retort鋁甑干餾測(cè)定法如圖 1.2 所示，首先選取一定粒度的油頁巖樣進(jìn)行干燥，然后放到鋁甑干餾爐內(nèi)按規(guī)定的升溫速率進(jìn)行溫控加熱，最后進(jìn)行冷凝。從冷凝物中蒸餾出水分之后就可以得到油，這里可以通過稱量油的質(zhì)量來分析計(jì)算油頁巖的含油率。鋁甑低溫干餾法測(cè)定油頁巖的含油率時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果存在較大的誤差，在仔細(xì)排查原因時(shí)發(fā)現(xiàn)該方法有氣密性不夠好，加熱方式不現(xiàn)代化以及無法有效收集導(dǎo)氣管中的殘余油等缺點(diǎn)。有學(xué)者提出煤的格金干餾法可以嘗試對(duì)油頁巖的含油率進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)榇朔N方法具有較好的氣密性、穩(wěn)定的升溫速度，可以使試樣均勻受熱、有效收集氣管中的殘余油以及具有較高的油產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)[10]。格金低溫干餾測(cè)定方法示意圖如圖 1.3 所示，其測(cè)量原理和鋁甑干餾法一致。格金干餾法中會(huì)取油頁巖工作面樣的 5 個(gè)不同位置的樣品粉碎至粒度小于 3mm 后

圖 1.3 格金低溫干餾法Fig. 1.3 Gray-King's dry distillation我國(guó)頁巖油干餾工藝主要代表技術(shù)是撫順干餾爐技術(shù)。撫順式干餾爐是一種形為直立的圓筒形，具有簡(jiǎn)單的爐型結(jié)構(gòu)，外壁為鋼板，內(nèi)襯耐火磚的煙氣內(nèi)式干餾爐，具有內(nèi)熱式爐傳熱速度快和熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。干餾爐的爐體內(nèi)結(jié)合干餾和氣化兩部分，同時(shí)配以熱循環(huán)煤氣，可以使低品位油頁巖在干餾時(shí)不自燃油的情況下熱量達(dá)到自給自足的狀態(tài)，屬于氣體熱載體法[11,12]。在我國(guó)，撫式干餾爐或改良的撫順式干餾爐幾乎被所有的油頁巖干餾工藝所采用。國(guó)外目前采取的幾種油頁巖干餾工藝技術(shù)[13]主要有巴西 PETROSIX 干餾技術(shù)5]，美國(guó) Toseo-II 干餾技術(shù)，德國(guó) RL 干餾技術(shù)，澳大利亞 ATP 干餾技術(shù)[16]等。（2）測(cè)井評(píng)價(jià)法：通過油頁巖測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)求得其含油率的一種技術(shù)，是目前應(yīng)最廣泛的含油率評(píng)價(jià)方法。上世紀(jì) 60 年代末，國(guó)外研究利用密度、電阻率、聲時(shí)差、自然伽馬等常規(guī)測(cè)井曲線的數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)烴源巖，通過解析測(cè)井曲線與有[17]
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848554