高溫高壓下液態(tài)飽和烴的拉曼光譜研究.pdf

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

2、壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)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(zhì)進(jìn)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(jié)晶，它的CH<,3>、CH<,2>伸縮振動(dòng)和環(huán)呼吸振動(dòng)的拉曼峰均隨壓力增大而向高頻方

3、向移動(dòng)，且一般情況下，反對(duì)稱伸縮振動(dòng)趨向于高頻的速度明顯快于相對(duì)應(yīng)的對(duì)稱伸縮振動(dòng)，同時(shí)常溫下的上述所有振動(dòng)趨向于高頻的速度明顯快于相對(duì)應(yīng)的高溫下的振動(dòng)。 在加熱過程中，均伴隨著溫度和壓力兩種相反的效應(yīng)，但壓力效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)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(duì)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(shí)驗(yàn)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?cè)?00MPa以內(nèi)，最高

4、的穩(wěn)定溫度可以達(dá)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(jié)果。 液態(tài)飽和烴混合后，雖然環(huán)烷烴的拉曼位移和壓標(biāo)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(guān)系(等容線)并沒有受到影響；平均C-H伸縮振動(dòng)的拉曼位移也受到了混合作用的影響，但其P-△∨<,p>-T關(guān)系式并不改變。平均C-H伸縮振動(dòng)的拉曼光譜可作為壓力計(jì)應(yīng)用于流體包裹體，特別是油氣包裹體。其關(guān)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(duì)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(duì)油氣的運(yùn)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(jié)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(biāo)使用，且在三種不同的體系

6、中有相對(duì)應(yīng)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(biāo)使用，且在兩種不同的體系中有相對(duì)應(yīng)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(guān)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(dòng)的拉曼位移的偏移量(cm<'-1>)，即△∨<,p>=V<,p>-V<,0>和△∨<,