矿物中的微量元素对有机质产气的影响.pdf

2008年第32卷 第1期 中国石油大学学报自然科学版 Journalof China University of Petroleum Vol. 32 No.1 Feb.2008 文章编号1673 -5005 2008 01-0033-04 矿物中的微量元素对有机质产气的影响 肖芝华胡国艺2钟宁宁李志生2柳波1 1.中国石油大学石油天然气成藏机理教育部重点实验室，北京102249; 2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007 摘要为了深入研究矿物催化作用对有机质产气的影响，采用开放体系下的热模拟实验，在不同温度下对4个样品分 别进行了全岩和干醋根生气对比研究。样品中10种微量元素的测定对比结果表明，微量元素中只有银元素含量与 产气率之间具有良好的相关关系相关系数达到0.91，对有机质生气具有催化作用。无机矿物中微量元素对有机 质的产气量和生气高峰有明显的影响，一般来说，无机矿物的存在可以便有机质生气高峰期提前。 关键词无机矿物;催化作用;热模拟;产气率;生气高峰 中图分类号TE122.11 文献标识码A Effect of microelement in mineral on hydrocarbon generation of organic matter XIAO Zhi-hual ,HU Guo-yi2 ,ZHONG Ning-ningl ,LI Zhi-sheng2 ,LIU BOI 1. M 0 E Key Laboratory lor Hydrocarbon Accumulation in China University 01 Petroleum, Beijing 102249, China ; 2. Langfang Branch 01 Research lnstitute 01 Petroleum Exploration and Development, PetroChina , Lan且fang065007 , Hebei Province, China Abstract In order to thoroughly study the effect of mineral catalysis on the hydrocarbon generation of organic matter, the comp缸ativeexperiments of whole rock and kerogen for 4 samples were completed under different temperature, respectively, by means of thermal simulating experiment in the open system. The results of the comparison of ten kinds. of microelements show that the content of“ barium“ has good relation with the hydrocarbon generation,and the related coefficient isO. 91. The results illustrated that the microelement of “barium“ had catalysis to the hydrocarbon generation of organic matter. The mi- croelements of inorganic mineral have apparently effect on hydrocarbon generation and the peak. Ordinarily, the inorganic mineral can make the generation peak of organic matter ahead of time. Key words inorganic mineral; catalysis; thermal simulation; hydrocarbon generation; generation peak 20世纪50年代，美国化学家Brooks[I-2 J 在考察 石油炼制过程的催化作用时，发现在较低温度时酸 性粘土对短类的异构化、脱氢、烯炬聚合等反应具有 催化作用。根据这一事实可以推断，在生成石油的 低温长时间反应过程中，粘土矿物可能会存在催化 作用。Brooks的基本观点为后来研究石油成因的催 化作用奠定了重要的基础。随后，国外很多学 者[子IIJ利用不同体系的热模拟实验装置，系统地研 究了不同矿物基质在油气生成过程中的催化作用和 收稿日期2007-10 -10 机理;90年代以后，国内部分学者[山8J对热解生炬 过程中矿物的催化作用进行了研究。理论和实践均 表明，矿物基质中的粘土矿物、元机盐类、过渡金属、 火山矿物都是重要的催化剂，它们可以改变富含干 酷根矿物基质的热解反应机理，有着极其重要的油 气成因意义。笔者对鄂尔多斯盆地上奥陶统泥岩矿 物中微量元素的催化作用进行研究，以了解其对有 机质产气作用的影响。 基金项目国家科技攻关项目2004BA616A02;国家“973“项目2001CB209102 作者简介肖芝华1972-，男汉族，山东济南人，博士研究生，主要从事油气地质和地球化学研究。 .34. 中国石油大学学报自然科学版2008年2月 1 样晶特征 4块样品为取自鄂尔多斯盆地西缘平凉山庄和 平凉桥头两个剖面的上奥陶统泥岩O 1.1 无机矿物组成 样品的无机矿物组成如表1所示。P-34样品 粘土矿物含量最高，为8913毛，相应的酸不溶物含量 也最高，为94.7613毛，为含灰质泥岩;P-2样品以粘 土矿物为主，占80，酸不洛物含量很高，为 89.23 ，为含硅质一灰质泥岩;P43样品中方解石 含量为30，粘土含量为65，酸不榕物含量为 82.81，岩石定名为灰质泥岩;P-14样品在4个样 品中方解石含量最高，占45，酸不溶物含量最低， 为55.1113毛，岩石定名为泥灰岩。从岩石矿物分析 和酸不榕物测定结果来看，它们之间具有良好的一 致性，反映测定的结果是可靠的。 表1热模拟样品无机矿物含量 样品 石英云母方解石粘土矿物黄铁矿有机质 编号 铁质酸不溶物岩性 P-34 3 1 5 89 P-2 5 1 11 80 P43 2 1 30 65 P-14 4 1 45 50 1.2 无机元素组成 4个样品的元素相对含量如表2所示。泥灰岩 中牡、银、锺和错相对含量均较高，而泥岩中这些元 1 1 1 94. 76 含灰质泥岩 89.23 含硅质-灰质泥岩 63. LI Zhong. Discussion of catalysis action in the course of hydrocarbon generation [J J . Petroleum Experimental Geology, 1992 ,141 59-63 [15 J 刘晓燕.粘土矿物对有机质演化的影响[1].天然气 地球科学，1995，6323-26. LIU Xiao-yan. The effect of clay mineral to orgariic mat- ter[ JJ. Natural Gas Geoscience, 1995 ,6 3 23-26. [16J 王行信，周书欣.有机粘土化学在油气生成研究中的 意义[JJ.地质地球化学，19915 3-8. W ANG Xing-xin, ZHOU Shu-xin. The meaning of or- ganic clay chemistry in the research of hydrocarbon gen- eration [ J J. Geology Geochemist巧，19915 3-8. [17 J 李术元，林世静，郭绍辉.元机盐类对干酶根生短过 程的影响[JJ.地球化学，2002，31115-20. LI Shu-yuan, LIN Shi-jing, GUO Shao-hui. The effect of inorganic salt to kerogen in hydrocarbon generation [JJ. Geochemistry, 2002,311 15-20. [18 J 张景廉，张平中.黄铁矿对有机质成怪的催化作用讨 论[1].地球科学进展，1996，113282-286. ZHANG Jing-lian, ZHANG Ping-zhong.ηle catalytic ac- tion of pyrite to organic matter in hydrocarbon generation [JJ. Geoscience Development, 1996,113 282-286. 编辑刘艳荣