Mécanisme d'influence de la composition minérale sur les produits de modification du schiste bitumineux en eau supercritique : étude de cas du bassin d'Erdos, champ pétrolier de Changqing et de la région de Longkou dans le bassin de Huangxian

YANG Jinghui ,  

JIA Bao ,  

HUANG Zhongwei ,  

摘要

Pour élucider le mécanisme d'influence des différences de composition minérale sur les voies de formation des produits lors de la modification in situ du schiste bitumineux par l'eau supercritique (SCW), deux types d'échantillons représentatifs ont été sélectionnés : le bassin d'Erdos, champ pétrolier de Changqing (échantillon CQ, riche en pyrite) et la région de Longkou dans le bassin de Huangxian (échantillon LK, riche en calcite). Des expériences de simulation thermique à haute température (400 ℃) et haute pression (25 MPa) ont été menées dans un environnement d'eau supercritique. En combinant diverses techniques microstructurales telles que la diffraction des rayons X (XRD), la chromatographie en phase gazeuse (GC), la spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier (FT-IR) et la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS), l'évolution et les caractéristiques distinctes des produits dans les phases gazeuse, liquide et solide ont été analysées en profondeur. Les résultats montrent que la différence de matrice minérale influence le chemin réactionnel de la modification SCW : dans l'échantillon LK riche en calcite (53,0 %), un fort phénomène de dissolution et de décomposition se produit dans l'eau supercritique, libérant une grande quantité de CO₂ (soit 55,94 % du volume total gazeux), ce qui inhibe la réaction de conversion eau-gaz de houille et limite le rendement en H₂ (seulement 10,01 %). Les produits liquides présentent une haute teneur en bitume (42,18 %) et une faible aromaticité (18,89 %). Dans l'échantillon CQ riche en pyrite (25,5 %), sous SCW, des phases actives telles que la magnétite, la pyrrhotite et le soufre sont générées in situ via des réactions redox. Ces phases actives libèrent des composés acides qui favorisent la pyrolyse de la matière organique et facilitent la méthanation et l'hydrogénation, augmentant significativement les rendements en CH₄ et H₂ (32,52 % et 18,88 %, respectivement). Les produits liquides manifestent un effet de légèreté marqué, avec une teneur en bitume réduite à 35,32 %, une augmentation des aromatiques (23,83 %) et des hydrocarbures à faible nombre de carbones (nombre de carbones ≤ 16). Cette étude clarifie le mécanisme d'évolution synergique « minéraux-fluide-matière organique » et confirme que l'effet « dissolution-CO₂ inhibiteur » du calcite et l'effet « acidité-hydrogénation » de la pyrite sont deux facteurs clés affectant les voies de modification SCW du schiste bitumineux, fournissant un support théorique important pour l'élaboration de stratégies différenciées d'extraction in situ selon le type minéral du schiste bitumineux.

关键词

légèreté; composants pétroliers; différenciation gazeuse; interaction minéral-fluide; modification en eau supercritique; schiste bitumineux

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