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      天然氣是怎么形成的(2)

      時間: 煒杭741 分享

        另外,有機成因有:

        生化作用

        熱化學作用

        油田遭氧化

        煤氧化作用

        N2

        N2是大氣中的主要成分,據(jù)研究,分子氮的最大濃度和逸度出現(xiàn)在古地臺邊緣的含氮地層中,特別是蒸發(fā)鹽巖層分布區(qū)的邊界內。氮是由水層遷移到氣藏中的,由硝酸鹽還原而來,其先體是NH4+。

        天然氣N2含量大于15%者為富氮氣藏,天然氣中N2的成因類型主要有:

       ?、?有機質分解產生的N2:100-130℃達高峰,生成的N2量占總生氣量的2.0%,含量較低;(有機)

       ?、?地殼巖石熱解脫氣:如輝綠巖熱解析出氣量,N2可高達52%,此類N2可富集;

       ?、?地下鹵水(硝酸鹽)脫氮作用:硝酸鹽經(jīng)生化作用生成N2O+N2;

       ?、?地幔源的N2:如鐵隕石含氮數(shù)十~數(shù)百個ppm;

       ?、?大氣源的N2:大氣中N2隨地下水循環(huán)向深處運移,混入最多的主要是溫泉氣。

        從同位素特征看,一般來說最重的氮集中在硝酸鹽巖中,較重的氮集中在芳香烴化合物中,而較輕的氮則集中在銨鹽和氨基酸中。

        H2S

        全球已發(fā)現(xiàn)氣藏中,幾乎都存在有H2S氣體,H2S含量>1%的氣藏為富H2S的氣藏,具有商業(yè)意義者須>5%。

        據(jù)研究(Zhabrew等,1988),具有商業(yè)意義的H2S富集區(qū)主要是大型的含油氣沉積盆地,在這些盆地的沉積剖面中均含有厚的碳酸鹽一蒸發(fā)鹽巖系。

        自然界中的H2S生成主要有以下兩類:

        1、 生物成因(有機):包括生物降解和生物化學作用;

        2、熱化學成因(無機):有熱降解、熱化學還原、高溫合成等。根據(jù)熱力學計算,自然環(huán)境中石膏(CaSO4)被烴類還原成H2S的需求溫度高達150℃,因此自然界發(fā)現(xiàn)的高含H2S氣藏均產于深部的碳酸鹽—蒸發(fā)鹽層系中,并且碳酸鹽巖儲集性好。

        天然氣含硫標準及二氧化硫釋放量

        民用天然氣的含硫標準上限:一類氣小等于100mg/立方米,二類氣小等于200mg/立方米,三類氣小等于460mg/立方米。

        1立方米天然氣燃燒后最多釋放920mg二氧化硫。

        稀有氣體(He、Ar、…)

        這些氣體盡管在地下含量稀少,但由于其特殊的地球化學行為,科學家們常把它們作為地球化學過程的示蹤劑。

        He、Ar的同位素比值3He/4He、40Ar/36Ar是查明天然氣成因的極重要手段,因沿大氣→殼源→殼、幔源混合→幔源,二者不斷增大,前者由1.39×10-6→>10-5,后者則由295.6→>2000。

        此外,根據(jù)圍巖與氣藏中Ar同位素放射性成因,還可計算出氣體的形成年齡(朱銘,1990)。

        氣態(tài)碳與氫氣反應

        地球上的所有元素都無一例外地經(jīng)歷了類似太陽上的核聚變的過程,當碳元素由一些較輕的元素核聚變形成后的一定時期里,它與原始大氣里的氫元素反應生成甲烷,隨著溫度下降,氧氣變得越來越活潑,它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子,由于長時間的氧化、聚合,石油分子越來越大,形成了大量的近似瀝青的物質,當早期地球頻繁的火山熔巖噴發(fā)在瀝青上時,由于熔巖密度大,沉入石油底部對其隔絕空氣加強熱,導致碳氫鍵斷裂,釋放氫氣,形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷經(jīng)氧化、聚合而形成的,它們是在地球溫度較高時,由碳、氫直接形成不飽和烴聚合而成的)。

        識別標志

        自然界中天然氣分布很廣,成因類型繁多且熱演化程度不同,其地化特征亦多種多樣,因此很難用統(tǒng)一的指標加以識別。天然氣成因判別所涉及的項目看,主要有同位素、氣組分、輕烴以及生物標志化合物等四項,其中有些內容判別標準截然,具有絕對意義,有些內容則在三種成因氣上有些重疊,只具有一定的相對意義。

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