Mecanismo de influencia de la composición mineral en los productos de modificación de esquisto bituminoso en agua supercrítica: caso de estudio del campo petrolero Changqing en la cuenca de Ordos y la región de Longkou en la cuenca de Huangxian

YANG Jinghui ,  

JIA Bao ,  

HUANG Zhongwei ,  

摘要

Para aclarar el mecanismo por el cual las diferencias en la composición mineral afectan las rutas de formación de productos durante la modificación in situ del esquisto bituminoso con agua supercrítica (SCW), se seleccionaron dos tipos típicos de muestras de esquisto bituminoso: del campo petrolero Changqing en la cuenca de Ordos (muestra CQ, rica en pirita) y de la región de Longkou en la cuenca de Huangxian (muestra LK, rica en calcita). Se realizaron experimentos de simulación térmica a alta temperatura (400 ℃) y alta presión (25 MPa) bajo un entorno de agua supercrítica. Utilizando técnicas microestructurales combinadas como difracción de rayos X (XRD), cromatografía de gases (GC), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), se analizaron en profundidad las leyes de evolución y las características de las fases gaseosa, líquida y sólida. Los resultados indican que la diferencia en la matriz mineral afecta la ruta de reacción en la modificación SCW del esquisto: en la muestra LK, con alto contenido de calcita (53.0%), ocurre una fuerte disolución y descomposición en el ambiente de agua supercrítica, liberando una gran cantidad de CO₂ (55.94% del volumen total de gas), lo que inhibe la reacción de conversión agua-gas carbón y limita la producción de H₂ (solo 10.01%). El producto líquido presenta un alto contenido de betún (42.18%) y baja aromaticidad (18.89%). En la muestra CQ, rica en pirita (25.5%), bajo condiciones SCW, a través de reacciones redox se generan in situ fases activas como magnetita, pirrotita y azufre, que no solo liberan componentes ácidos que promueven la pirolisis de la materia orgánica, sino que también facilitan las reacciones de metanación e hidrogenación, aumentando significativamente las producciones de CH₄ y H₂ (32.52% y 18.88% respectivamente). El producto líquido muestra características de alivianamiento significativas, con reducción del contenido de betún a 35.32%, aumento de aromáticos (23.83%) e hidrocarburos de bajo número de carbonos (carbono ≤ 16). Este estudio aclara el mecanismo de evolución sinérgica “minerales-fluido-materia orgánica” y confirma que los efectos de “disolución-inhibición por CO₂” de la calcita y el efecto “ácido-hidrogenación” de la pirita son dos factores claves que afectan las rutas de modificación SCW del esquisto, proporcionando un importante soporte teórico para el diseño de estrategias diferenciadas de explotación in situ para esquistos con diferentes tipos minerales.

关键词

alivianamiento; componentes del petróleo; diferenciación de gases; interacción mineral-fluido; modificación por agua supercrítica; esquisto bituminoso

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