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含氧煤层气液化专利

发布者:大鱼知产 点击: 发布时间:2021-06-25
煤层气液化、煤制气液化,管道气液化,这三种液化天然气有什么区别

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煤层气的成生及演化

研究煤层气的成生机理,首先应当研究煤岩生成演化的地质历史。煤炭源于陆生高等植物,煤的原始有机物质主要是碳水化合物、木质素,成煤作用由泥炭化和煤化作用两个阶段完成。在泥炭化阶段,聚积在沼泽、湖泊及滨、浅海环境下的大量植物遗体,堆积在泥炭坪,经过生物化学作用形成泥炭。随着沉积盆地的沉降,后期沉积物的覆盖,埋藏的深度不断地增加,地层温度、压力也随之增高增大,泥炭变为褐煤。褐煤经过相当长的地史时期,在温度、压力的作用下,变为烟煤—无烟煤。由植物—泥炭—褐煤—烟煤—无烟煤,是经过未成岩—成岩—变质作用,泥炭化—煤化的全过程。

煤的有机质基本结构是甲基、羟基、羧基、醚基等的缩合稠环芳烃,带有侧链和官能团。煤中的碳元素主要集中在稠环中,稠环的结合力强,极其稳定。侧链及官能团之间,以及与稠环之间的结合力较弱,很不稳定。在煤化过程中,随着地温增高,侧链及官能团断裂、脱落不断减少,即有机质脱甲基侧链和含氧官能团作用,而生成以CH4为主的烃类物质及N2、CO2、H2O等挥发物。煤化过程中,在各种挥发物产出的同时,伴随桥链破裂,芳核进一步缩合,碳元素进一步集中在碳网中,随着煤化作用的加深,基本结构单元中缩合聚芳核数目不断增加,到无烟煤阶段,主要由缩聚芳核所组成。

石油有机地球化学认为,石油、天然气源于不溶有机溶剂的沉积有机质——干酪根。在现代沉积有机质中,干酪根占有绝对量,但在埋藏过程中有机物经过热降解作用,转化成有限的可溶物质和以烃类为主的挥发物。根据干酪根的元素组成,可以划分为两种类型及介于中间的混合过渡型。两种类型之一是H/C初始比低于2,富含饱和结构,以直链碳构架为主。沉积物富含有机碳,为单胞藻遗体和类脂体,这种干酪根被认为是腐泥型,热降解产物主要是重烃,伴有轻烃和甲烷及其它气体。另一种类型H/C低于1,富含氧,碳构架属杂环或多环类型,以木质素高等植物遗体为主,类脂体少,这种类型称腐殖型,热降解的主要产物是CH4(干气),同时也伴有轻烃或微量重烃(液态)及其它挥发物。由此可见,成煤理论所谓的煤化作用的地球化学过程,油气成生演化理论所述的有机地球化学过程,即干酪根热降解作用,两者阐述的都是有机质经过地球化学热演化机理的同一过程。

泥炭化阶段属成岩期前阶段,成煤有机物质在<50℃低温条件和地表氧化环境中,由于生物化学(细菌)作用生成少量甲烷及二氧化碳等,呈水溶状态或游离状态散失,在覆水较好的还原环境中,成煤有机质向煤岩转化。

褐煤属煤化作用的低变质烟煤阶段,为干酪根未成熟期,已经进入早期成岩阶段,地温(TTI)<50℃,镜质体反射率Ro,max<0.5%。此期生物化学作用逐步减弱,有机质热降解已经开始并且逐步加深,泥炭中的成煤有机物质(腐殖型干酪根)向褐煤转化,同时生成甲烷及其它挥发物,成油有机物质(腐泥型干酪根)向沥青质转化的同时亦生成甲烷及少量其它烃类等挥发物。

烟煤阶段的长焰煤、气煤和肥煤、焦煤分属低变质烟煤和中变质烟煤阶段,Ro,max为0.5%~1.3%,此期已进入成岩阶段,亦已进入生油门限,是腐泥质干酪根演化的成熟期,有机沉积物埋深可达1000~4500 m,地温(TTI)为15~160℃,有机质经过热降解,有重烃、轻烃、甲烷及其它挥发物产出。烃演化成熟期还可分三个小阶段:开始生油阶段地温(TTI)为15℃以上,Ro,max为0.65%,是生油门限;生油高峰阶段地温(TTI)为75℃以上,Ro,max为>0.65%,CPI值为1.1左右;终止生油阶段地温(TTI)为160℃,Ro,max为<1.30%,CPI值<1.3,是生油死亡线。烃演化成熟期正是煤岩变质生烃期,自褐煤开始进入成岩期,随着地层温度的升高,在一定地层压力条件下,成煤有机物质(腐殖型干酪根)经热降解开始生气,烃演化成熟期也是煤化生气的高峰期,“生油死亡线”并非生气死亡线,随着煤层埋深增加,煤岩变质程度继续增高,煤岩生气量还会增高。

烃演化的过成熟阶段可分为早期与晚期。早期阶段是凝析油、湿气阶段,Ro,max为1.30%~2.00%,地温>160℃,埋深>4500 m,相当于焦煤(Ro,max为1.20%~1.70%)、瘦煤(Ro,max为1.70%~1.90%)、贫煤(Ro,max为1.90%~2.50%),是煤化过程主要生气阶段。晚期阶段Ro,max为2.00%~4.50%或>4.5%,属无烟煤或超无烟煤阶段,煤化作用晚期,气体以甲烷为主。随着烃类气体生成量的增加,煤岩基质结构也在不断变化,由于成岩压实作用而使煤岩孔隙、裂隙变少,储集性能变差。中变质煤岩生气量增加,储集性能较好,是有利生气阶段,高变质煤生气量增加,储集性能变差,虽然生气量大,但储集条件变差,煤级越高煤岩变质程度越高,煤储集性能也越差。当然,在煤岩质变至一定程度时,煤岩排烃完结,即生气终止。

煤层气和天然气,是一回事吗?

煤层气的含甲烷量非常高99%多天然气则不一定,低质的天然能才75%都不到煤层化基本不太怎么需要脱水净化,对天然气来说脱水净化则是必备工艺但液化以后,都是含量在99.5%以上,零下162度的液体,没什么区别,甚至液化煤层气热值还会稍微高一点儿

煤层气和天然气,是一回事吗?

煤成因类型及其判识与常规气成因研究一样,气成因的研究往立在地球化学方法对气体来源的判识基础上。煤层气起源于两个成因,即生物成因和热成因,生物成因煤层气又可分为泥炭至软褐煤阶段的原生生物成因气和在烟煤中形成的次生生物成因气。然而,部分地区煤层气碳稳定同位素的组成显示出不同成因煤层气的叠合。



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