高溫高壓下液態(tài)飽和烴的拉曼光譜研究.pdf

1、目前對石油的穩(wěn)定界限和壓力的作用仍存在很大爭議，而且以前的研究者在用熱模擬實驗等方法來研究原油或者烷烴的裂解時，很少有人曾考慮到壓力因素，即使考慮了，由于受實驗技術本身的限制，只能固定壓力來升溫且多為低壓，這和實際的地質條件相差深遠。同時對于在油氣成因、油氣包裹體及其高溫高壓實驗研究等地質科學領域應用較廣泛的壓力標定方面也有很多工作需要去探索，目前基本上還沒有對有機物作為壓標進行詳細研究的。針對上述三方面的問題，作者采用金剛石壓腔高溫高

2、壓實驗技術，對主要液態(tài)飽和烴(正己烷、正庚烷、正十五烷、環(huán)己烷)及其二元混合物(環(huán)己烷一正庚烷混合物、環(huán)己烷一正十五烷混合物)和兩相混合物(水--正庚烷混合物、水--環(huán)己烷混合物、水--正十五烷混合物)等三大類共九種物質進行了高溫高壓下激光拉曼散射光譜的研究。 三種不同體系(純態(tài)、混合態(tài)和水體系)中的液態(tài)飽和烴，無論是在常溫或是高溫下以及其是否結晶，它的CH<,3>、CH<,2>伸縮振動和環(huán)呼吸振動的拉曼峰均隨壓力增大而向高頻方

3、向移動，且一般情況下，反對稱伸縮振動趨向于高頻的速度明顯快于相對應的對稱伸縮振動，同時常溫下的上述所有振動趨向于高頻的速度明顯快于相對應的高溫下的振動。 在加熱過程中，均伴隨著溫度和壓力兩種相反的效應，但壓力效應占據主導地位。它在液態(tài)飽和烴的加熱分解過程中起了抑制作用，對于其在高溫下的穩(wěn)定起了重要作用。 不同體系中的液態(tài)飽和烴在各自實驗的溫度和壓力條件下，均保持了穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)明顯的分解現(xiàn)象。它們在300MPa以內，最高

4、的穩(wěn)定溫度可以達到280-315℃，這可以代表石油穩(wěn)定的最低界限，但它仍然高于以前的研究結果。 液態(tài)飽和烴混合后，雖然環(huán)烷烴的拉曼位移和壓標公式發(fā)生了一定的變化，但其穩(wěn)定性、壓力的作用及P-T之間的關系(等容線)并沒有受到影響；平均C-H伸縮振動的拉曼位移也受到了混合作用的影響，但其P-△∨<,p>-T關系式并不改變。平均C-H伸縮振動的拉曼光譜可作為壓力計應用于流體包裹體，特別是油氣包裹體。其關系式為：p=-75.56△∨<,

5、p>+0.3508T+60.7(23≤T≤405、P<2160MPa)。 水--液態(tài)飽和烴的兩相混合物中，水對液態(tài)飽和烴的分解起到了一種抑制作用，從而可以使液態(tài)飽和烴在更高的溫度下保持穩(wěn)定。另外，水對油氣的運移可能起著一定的作用。 液態(tài)飽和烴的液/固平衡線和等容線結合起來除可以估算烴類流體包裹體的最小捕獲壓力外，還可被用來大致確定流體包裹體特別是油氣包裹體中的烴類組成。 環(huán)己烷可以作為壓標使用，且在三種不同的體系

6、中有相對應的校正公式，它們分別為：純環(huán)己烷體系： P=60.337(△∨<,p>)<,2933>+0.818T+4.999(20℃≤T≤315℃、P≤1100MPa)P=79.488(△∨<,p>)<,802>+1.910T-44.9lO(20℃≤T4315℃、P≤1100MPa)環(huán)己烷一正庚烷混合體系： P=144.865(△∨<,p>)<,801>+1.954T-75.355(20℃≤T≤315℃、P≤2100MPa

7、)環(huán)己烷一正十五烷混合體系： P=135.484(△∨<,p>)<,803>+1.721T+64.045(20℃≤T≤405℃、P≤2100MPa)水體系： P=154.55(△∨<,p>)<2855>+338.35(常溫，O<(△∨<,p>)2855≤2.3 cm<'-1>)P=75.425(△∨<,p>)<,2933>+0.462T+20.285(20℃≤T≤300℃、P≤1550MPa)P=98.424(△∨<,p

8、>)<,802>+1.99T-67.58(20℃≤T≤300℃、P≤1550MPa)正庚烷也可以作為壓標使用，且在兩種不同的體系中有相對應的校正公式，分別為：純正庚烷體系： P=159.73(△∨<,p>)<,2880>-55.457(常溫，0.35≤(△∨<,p>)<,2880>≤6.9 cm<'-1>) P=157.81(△∨<,p>)<,2935>+36.798(常溫，-0.23≤(△∨<,p>)<,2935>≤6.4 cm<'-

9、1>) P=70.476(△∨<,p>)<,2965>+0.0628T+29.036(20℃≤T≤315℃、P≤2000MPa)。 水體系： P=122.13(△∨<,p>)<,2880>+1.3328(常溫，-0.01<(△∨<,p>)<,2880>≤9.5 cm<'-1>) P=148.09(△∨<,p>)<2857>-11.301(常溫，-0.8≤(△∨<,p>)<,2857>≤7.8cm<'-1>) P=126.72(△

10、∨<,p>)<,2935>+171.66(常溫，-1.35≤(△∨<,p>)<,2935>≤7.7 cm<'-1>) P=81.264(△∨<,p>)<,2965>+0.397T+96.691(20℃≤T≤315℃、P≤2200MPa)* 注在以上各關系式中：P為壓力，單位MPa；T為溫度，單位℃；△∨<,p>、△∨<,p>為一定溫度壓力下，樣品某振動的拉曼位移的偏移量(cm<'-1>)，即△∨<,p>=V<,p>-V<,0>和△∨<,