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《碳同位素分馏模型比较研究3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第26卷第7期天然气工业地质与勘探3碳同位素分馏模型比较研究卢双舫李吉军薛海涛黄光玉徐立恒(大庆石油学院)卢双舫等.碳同位素分馏模型比较研究.天然气工业,2006,26(7):124.摘要国内外报道了各种描述天然气生成过程中碳同位素分馏的模型,并进行了软件开发。文章利用文献数据建立并标定了各类模型,对比、分析了各模型的拟合效果及原因。结果表明,基于Rayleigh方程的分馏模型和Cramer模型Ⅰ,仅能近似地模拟出碳同位素组成随热解温度的升高而变重的部分;Cramer模型Ⅱ虽能对碳同位素演化趋势进行较好的拟合,但存在较大波动;只有Cramer模型Ⅲ能很
2、好地模拟出碳同位素组成的变化过程,是目前所有分馏模型中对实验数据拟合最好、适用温度范围最宽的模型。因此,有关同位素分馏方面的定量描述及应用工作,应该以Cramer模型III为基础。主题词碳同位素分馏化学动力学模型比较瑞利方程由于天然气组成简单,许多重要的成因信息,如一、碳同位素分馏模型天然气及其潜在源岩的性质和热成熟度、运移路径、混源气以及气藏的运聚和散失史等,都不得不依赖不同学者报道的同位素分馏模型虽然互有不于其同位素比值加以研究。例如,δ13C同,但就其基本原理来说,可以概括为两大类:一类1—Ro关系式在判识天然气及其源岩的成熟度方面,δ13C13
3、是基于Rayleigh方程的分馏模型;另一类为基于轻、1、δC2重碳同位素各自生成动力学的化学动力学模型。在判识天然气成因方面已得到相当广泛和成功的应[128]1.以Rayleigh方程为基础的碳同位素分馏模型用。早期提出的描述天然气生成过程中的碳同位素但是,由于天然气的同位素组成除受母质来源[9212,19220]分馏,主要基于Rayleigh方程。虽然不同学和成熟演化的影响外,还受运移、扩散等分馏过程及者提出的模型并不完全一致,但大同小异。总体上聚集和散失史的影响。正是这种复杂性使人们面对看,它将天然气组分生成过程中同位素组成及其变一定的同位素组成
4、时,往往难以判识其来源、演化、化表述为先质同位素组成、成熟度(以气体组分的生运移、聚集、散失各因素对现今同位素组成分别有多成率表示)和同位素分馏因子(某一定值或随温度而大的影响。不过,近些年,对天然气组分同位素分馏变)的函数,而反映成熟度的气体组分(包括轻、重同[9218]过程定量研究的初步成果表明,它是进一步揭示位素)生成率由各组分生成的化学动力学模型计算。其中所蕴藏的地球化学信息的有效途径。Rayleigh方程可用于预测一级反应过程的反应正因为如此,天然气生成过程中碳同位素分馏[21]物和产物的同位素比率:的定量表述已成为油气地球化学领域一个重要的
5、研Rs,t=Rs,0f(a-1)(1)[9214,19220]究热点。迄今为止,已有许多学者提出过多式中:Rs,t为反应残余物的同位素比率;Rs,0为反应发种模型来探讨这一问题。生之前的初始同位素比率;a为分馏因子(或称为动本文利用文献数据,对比、分析了国内外业已报1213力学同位素效应,其值等于C与C生成时的反应道的各种模型对实验数据的拟合效果及原因,为建速率之比);f为反应残余物的分数(浓度)。立和标定实际样品中有机质成气过程的碳同位素的2.以生烃动力学为基础的碳同位素分馏模型分馏模型奠定了基础。20世纪90年代中期以来,Cramer等在同位素3本
6、文为教育部新世纪优秀人才支持计划(编号:NCET20420345)项目和中国石油风险基金资助成果(编号:2005201202)。作者简介:卢双舫,1962年生,教授,博士生导师;主要从事油气地质学和油气地球化学方面的教学和研究工作。地址:(163318)黑龙江省大庆市大庆石油学院地球科学学院。电话:(0459)6503332。E2mail:lushi6@sina.com·1·地质与勘探天然气工业2006年7月动力学模型上进行了一系列探索,提出了各种基于[13214]生烃动力学的同位素分馏模型。这类模型的基1213本出发点,是将天然气中的C和C视为两种不
7、同12的产物,分别计算各自的动力学参数。由于在C13和C动力学参数计算方法上的不同,派生出了不同的同位素动力学模型。代表性的为Cramer模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。在Cramer模型I中,把气体的生成看作n个一1312级反应的结果,对于每个反应,含C和含C气体的生成速率系数是不同的:图1Ruhr盆地石炭系G2煤样热解时的产气速率与实验温度的关系图1212EaC(点为实验数据,线为由化学动力学模型计算的理论值)12AC×exp-12ΔkCRTACEa13=13=13×exp-kC13EaCACRTAC×exp-RT本文标定模型的精度。(2)图2、3分别绘出了两个样
8、品在实验过程中成气式中:k12C、k13C分别为12C、13C气体生成的速率常时的碳同位素分馏
