近日，中国科学院广州地球化学研究所生烃动力学实验室在热模拟装置的压力控制上取得重要突破，研发出内外压精确双控生—排烃热模拟仪器，并利用该装置揭示了流体压力和静岩压力在模拟地层排烃研究中的重要性。该装置“用于生排烃热模拟实验的高压流体释放装置及操作方法”获得国家发明专利授权，用于控制流体释放操作的软件系统“交替式双阀压力控制软件”获得软件著作权，研究成果揭示流体压力和静岩压力在排烃过程中的重要性，并于近期发表在国际期刊Organic Geochemistry期刊上。取得的主要进展如下：

Ø 技术方面

改进了所内原有的活塞式温压热模拟装置，将热解单元和产物收集单元之间的单一手动控制阀更换为双阀交替+容量缓冲管的结构（图1，红色方框），改造后可任意设置热模拟过程中的排烃压力上限及排烃压力下限，解决了排烃过程中流体压力精确控制的难题，控压精度可达到±0.1Mpa（图2）。同时仪器在产物收集和实验前检漏方面也做出了相应改进（图1b，绿色、蓝色方框）

（a）

（b）
图1 （a）原有的热模拟装置简图和（b）改进的热模拟装置简图

图2 实验过程中温度、静岩压力、流体压力的变化曲线

Ø 理论方面

（1）在现有的流体压力和静岩压力双重控制的实验条件下，页岩在生油高峰期（1.0~1.2% Ro）排烃效率为30—45%，远低于以往热模拟实验得出的80%以上（图3）。客观评价了排烃效率，对于更加准确评估中高熟页岩油资源潜力具有重要意义。

图3 不同压力控制条件下的排烃效率图（蓝色线为流体压力和静岩压力精确控制条件下）。

（2）在生油窗内，压力和温度下降时排出流体的气油比（GOR）高于高温压力条件下排出的流体，这表明在盆地抬升过程中仍有可能形成油气藏。

现有的实验条件揭示了压力条件对模拟排烃的重要性，表明精确控制的压力条件对于提高热模拟结果预测的准确性至关重要。未来的研究中，如果结合动力学、地层埋藏和热史、构造演化以及特定盆地的油气聚集系数等数据，内外压精确双控生—排烃热模拟仪器可在深层—超深层、非常规页岩油气等研究领域发挥更广阔的作用。

研究受到国家自然科学基金（42102155、42273053），国家资助博士后研究人员计划（C档）（GZC20232682），中国博士后科学基金（2024M753241），以及多圈层作用油气富集理论项目（Grant No. THEMSIE04010104）资助。

论文信息：Weijiao Ma(麻伟娇), Yunpeng Wang*(王云鹏), Jinzhong Liu(刘金钟), Jinbu Li(李进步), 2025. Dual-pressure pyrolysis apparatus unravelling how fluid and lithostatic pressure matter in hydrocarbon expulsion. Organic Geochemistry 203, 104932.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2025.104932.

专利信息：麻伟娇; 刘金钟; 王云鹏; 王强; 翁翠; 李勇. 用于生排烃热模拟实验的高压流体释放装置及操作方法. ZL 2024 1 0672837.4

软件著作权信息：中国科学院广州地球化学研究所. 交替式双阀压力控制软件 V1.615. 2024SR0766595