CN114062414B - 一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法以及收集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法以及收集系统。该收集系统包括：反应装置、控制装置和收集装置。该收集与定量方法包括以下步骤：将待测样品放入所述反应釜中，将反应釜放入高温加热装置中，对待测样品进行封闭式热模拟生烃；调节所述冷阱温度，使所述热模拟生烃产物进入所述气液分离器中进行气液分离，对所述热模拟生烃过程中的汞进行收集；计算所述热模拟实验生气过程中的汞的总含量m，m＝m1+m2+m3。本发明基于传统的热模拟生烃方法，通过对待测样品开展模拟地质条件下热演化释放汞的过程，为天然气勘探生产中汞危害的评估提供参考。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探技术领域，涉及一种烃源岩或有机质成烃伴生物收集技术，更具体地，涉及一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法以及收集系统。
背景技术
汞在常温下是一种液态金属，并且其易挥发、具有很强的毒性，从而导致其有效收集与检测工作开展相对较少，因此汞的相关研究难度较大。气藏中常伴生单质汞已被国内外科研人员所证实。有机质中常常易富集汞元素也已经是广大学者普遍接受的观点。
对于汞的收集利用主要集中在天然气相关研究中，其主要的技术方法可以归为以下几种：
(1)利用活性炭作为吸附剂来收集汞。DEA2643478和US3755989都描述过利用吸附剂来富集收集汞，但是对活性炭的比表面提出了具体要求。
(2)利用金属化合物来固定汞。固定汞的金属化合物一般是铜、金和银的化合物。US4909926和US4094777主要描述了使用硫化铜、氧化铜或者硫化银来收集汞的方法。
(3)利用黄金丝网来吸附天然气中汞。CN108627368A主要描述了使用黄金丝网于25～30℃吸附天然气中的汞从而达到富集汞的目的，并且通过对金丝加热到800～1000℃来解吸汞，进行汞的同位素分析。
当前对于汞的收集主要是针对天然气中的汞蒸气，而已有研究表明烃源岩中的汞是天然气中的汞的一种重要来源。但是对于烃源岩或有机质中的汞收集研究相关工作当前还非常薄弱。汞会腐蚀油气生产设备并对油气生产工作人员的身体健康带来严重危害，定量评价烃源岩或有机质热演化过程中释放出来汞的量对于辅助油气勘探生产过程中对汞形成的危害进行预判具有重要意义，因此迫切的需要一种收集烃源岩或有机质热演化释放出来的汞并进行汞定量的技术方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法以及收集系统。以传统热模拟生烃实验装置为基础，通过增加气液分离装置收集热模拟过程中形成的汞，从而明确待测样品热演化过程中释放出汞的量，辅助评价油气勘探生产过程中汞所造成危害的影响。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种热模拟实验生气过程中汞的收集系统，该系统包括：反应装置、控制装置和收集装置，其中，
所述反应装置包括上增压装置、反应釜、下增压装置，所述反应釜设置于上增压装置和下增压装置之间，所述上增压装置和下增压装置用于对所述反应釜进行地层压力的模拟，所述反应釜内设有温压感应装置；
所述控制装置包括一对温压控制阀、真空泵和第一管线，所述第一管线的两端分别与所述反应釜的上下两端连通，所述一对温压控制阀设置于所述第一管线上，所述真空泵设置于任意一个温压控制阀与反应釜之间、且与所述第一管线连通；
所述收集装置包括气液分离器、冷阱、盐水槽和至少一个集气瓶，所述气液分离器放置于所述冷阱内，所述至少一个集气瓶放置于所述盐水槽内，所述气液分离器通过第二管线与所述第一管线连通，所述集气瓶通过第三管线与所述气液分离器的气相出口连通。
本发明的另一方面提供了一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，该方法采用所述热模拟实验生气过程中汞的收集系统，包括以下步骤：
S1：将待测样品放入所述反应釜中，将反应釜放入高温加热装置中，关闭所述一对温压控制阀，利用所述真空泵抽真空，利用所述反应装置、所述高温加热装置与所述控制装置对待测样品进行封闭式热模拟生烃，得到热模拟生烃产物；
S2：调节所述冷阱温度，使所述热模拟生烃产物进入所述气液分离器中进行气液分离，得到液态产物和气态产物，对所述液态产物中的液态汞进行收集，测得其含量m1，利用排水法通过集气瓶对所述气态产物进行收集，测得所述气态产物中汞的含量m2；
S3：对所述第一管线、第二管线和第三管线中的残留汞进行收集，测得其含量m3；
S4：计算所述热模拟实验生气过程中的汞的总含量m，m＝m1+m2+m3。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明基于传统的热模拟生烃方法，通过对待测样品开展模拟地质条件下热演化释放汞的过程，为天然气勘探生产中汞危害的评估提供参考。
(2)本发明可以通过同一待测样品开展不同温度点热模拟实验，分析不同温度点待测样品释放汞的质量；也可以对同一待测样品开展分步热模拟研究待测样品热演化过程中汞释放量的最大值。
(3)本发明通过模拟实验中收集到的汞可以进一步分析待测样品演化过程中汞的同位素分馏机理，将汞的地球化学特征与有机地球化学相结合开展相关工作。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明热模拟实验生气过程中汞的收集系统的示意图。
其中：101、上增压装置；102、反应釜；103、下增压装置；104、温压控制阀；105、真空泵；106、第一管线；107、气液分离器；108、冷阱；109、集气瓶；110、盐水槽；111、气液分离器底部塞；112、第二管线；113、第三管线。
图2示出了本发明实施例2中通过本发明方法与系统收集到的液态汞的示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一方面提供了一种热模拟实验生气过程中汞的收集系统，该系统包括：反应装置、控制装置和收集装置，其中，
所述反应装置包括上增压装置、反应釜、下增压装置，所述反应釜设置于上增压装置和下增压装置之间，所述上增压装置和下增压装置用于对所述反应釜进行地层压力的模拟，所述反应釜内设有温压感应装置；
所述控制装置包括一对温压控制阀、真空泵和第一管线，所述第一管线的两端分别与所述反应釜的上下两端连通，所述一对温压控制阀设置于所述第一管线上，所述真空泵设置于任意一个温压控制阀与反应釜之间、且与所述第一管线连通；
所述收集装置包括气液分离器、冷阱、盐水槽和至少一个集气瓶，所述气液分离器放置于所述冷阱内，所述至少一个集气瓶放置于所述盐水槽内，所述气液分离器通过第二管线与所述第一管线连通，所述集气瓶通过第三管线与所述气液分离器的气相出口连通。
根据本发明，优选地，所述收集系统还包括：
高温加热装置，用于加热反应釜；和/或，
PLC控制单元，用于控制所述反应釜内的温压，以及任选的控制所述高温加热装置的温度。
根据本发明，优选地，所述气液分离器的底部具有开口并设置有气液分离器底部塞，所述气液分离器为透明纯石英材质的气液分离器。
根据本发明，优选地，所述盐水槽内放置有饱和食盐水。
本发明的另一方面提供了一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，该方法采用所述热模拟实验生气过程中汞的收集系统，包括以下步骤：
S1：将待测样品放入所述反应釜中，将反应釜放入高温加热装置中，关闭所述一对温压控制阀，利用所述真空泵抽真空，利用所述反应装置、所述高温加热装置与所述控制装置对待测样品进行封闭式热模拟生烃，得到热模拟生烃产物；
S2：调节所述冷阱温度，使所述热模拟生烃产物进入所述气液分离器中进行气液分离，得到液态产物和气态产物，对所述液态产物中的液态汞进行收集，测得其含量m1，利用排水法通过集气瓶对所述气态产物进行收集，测得所述气态产物中汞的含量m2；
S3：对所述第一管线、第二管线和第三管线中的残留汞进行收集，测得其含量m3；
S4：计算所述热模拟实验生气过程中的汞的总含量m，m＝m1+m2+m3。
实验开始前关闭温压控制阀，用真空泵将反应釜内抽至真空，进行封闭式热模拟生烃。收集热模拟生烃产物前，将所述真空泵与所述温压控制阀打开，再打开反应釜使所述热模拟生烃产物进入所述收集装置中进行气液分离和收集。
根据本发明，优选地，步骤S1中，所述封闭式热模拟生烃的温度控制程序包括：将反应釜的温度从室温第一次匀速升温至轻烃汽化临界温度T0并进行第一次恒温，然后第二次匀速升温至目标温度Tn并进行第二次恒温，最后将所述反应釜的温度降至轻烃汽化临界温度T0并进行第三次恒温至热模拟生烃产物收集完毕。通过上述温度控制程序，可以使系统的温度条件更加稳定，以减小系统误差。
所述目标温度Tn为300℃-1000℃；所述轻烃汽化临界温度T0为232℃；所述第一次匀速升温和第二次匀速升温的升温速率均为2℃/min-40℃/min；所述第一次恒温的时间为5-20min；所述第二次恒温的时间为5-120min。
本发明中，可以设置不同的目标温度Tn，得到不同温度时烃源岩或有机质热模拟过程中释放出的汞的质量。所述目标温度、所述升温速率与所述恒温时间均可为人为设定。
根据本发明，优选地，步骤S2中，所述冷阱的温度为-3.5℃至-4.5℃；所述收集液态产物中的液态汞的步骤为：将二氯甲烷加入到气液分离器中，打开气液分离器底部塞使液态汞流出并收集。
本发明的步骤S2中，利用排水法通过集气瓶对所述气态产物进行收集后，将用于收集气体产物的至少一个集气瓶封存起来，所述集气瓶的数量可以为一个，也可以根据实际需要或用途设置为多个。例如，用其中一瓶气体来分析气体组分和同位素组成，再用其中一瓶气体来分析气体中汞的含量。待气体定量后将进行处理，防止气体污染。
本发明的步骤S2中，在气态产物收集完毕后，取下气液分离器，将二氯甲烷加入气液分离器中，对热模拟生烃过程中形成的少量液态烃、水、液态汞起到保护作用。其中，液态汞的密度最大，并且不溶于水、油以及二氯甲烷，因此液态汞在气液分离器的最底部。通过打开气液分离器底部塞可以使液态汞流出。
根据本发明，优选地，步骤S3中，收集所述第一管线、第二管线和第三管线中的残留汞的步骤为：所述步骤S2中气态产物收集完毕后，将所述收集系统冷却至室温，使用所述二氯甲烷冲洗所述第一管线、第二管线和第三管线并收集残留汞。
根据本发明，优选地，步骤S2和步骤S4中，所述气态产物中汞的含量m2的计算公式为：m2＝S*V，其中，V为收集了气态产物的所述至少一个集气瓶的总体积，S为单位体积气态产物中汞的质量。
根据本发明，优选地，所述待测样品为烃源岩或石油地质领域内的有机质。
下面结合图1，对本发明的一种热模拟实验生气过程中汞的收集系统及方法作以详细说明。
下述实施方式中的分析所述气态产物中汞的含量m2是通过德国MercuryInstruments公司生产的UT3000痕量测汞仪检测出单位体积的汞含量，进而计算出的气态产物中汞的含量。
下述实施方式中所用的待测样品为石油地质领域内的腐殖型有机质。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种热模拟实验生气过程中汞的收集系统，该系统包括：反应装置、控制装置和收集装置，其中，
所述反应装置包括上增压装置101、反应釜102、下增压装置103，所述反应釜102设置于上增压装置101和下增压装置103之间，所述上增压装置101和下增压装置103用于对所述反应釜102进行地层压力的模拟，所述反应釜102内设有温压感应装置(未示出)；
所述控制装置包括一对温压控制阀104、真空泵105和第一管线106，所述第一管线106的两端分别与所述反应釜102的上下两端连通，所述一对温压控制阀104设置于所述第一管线106上，所述真空泵105设置于任意一个温压控制阀104与反应釜102之间、且与所述第一管线106连通；
所述收集装置包括气液分离器107、冷阱108、盐水槽110和至少一个集气瓶109，所述气液分离器107放置于所述冷阱108内，所述至少一个集气瓶109放置于所述盐水槽110内，所述气液分离器107通过第二管线112与所述第一管线106连通，所述集气瓶109通过第三管线113与所述气液分离器107的气相出口连通。所述气液分离器107的底部具有开口并设置有气液分离器底部塞111，所述气液分离器107为透明纯石英材质的气液分离器。所述盐水槽110内放置有饱和食盐水。
所述收集系统还包括高温加热装置(未示出)，用于加热反应釜；和，
PLC控制单元(未示出)，用于控制所述反应釜内的温压，以及控制所述高温加热装置的温度。
实施例2
采用实施例1的系统，在不同目标温度下分别进行本发明方法的步骤，收集不同目标温度下的热模拟生烃过程中的汞，如图2所示。该方法包括以下步骤：
S1：将腐殖型有机质放入所述反应釜102中，将反应釜102放入高温加热装置中，关闭所述一对温压控制阀104，利用所述真空泵105抽真空，利用所述反应装置、所述高温加热装置与所述控制装置对待测样品进行封闭式热模拟生烃，得到热模拟生烃产物；
所述封闭式热模拟生烃的温度控制程序包括：将反应釜102的温度从室温第一次匀速升温至轻烃汽化临界温度T0并进行第一次恒温，然后第二次匀速升温至目标温度Tn并进行第二次恒温，最后将所述反应釜102的温度降至轻烃汽化临界温度T0并进行第三次恒温至热模拟生烃产物收集完毕；
所述目标温度Tn分别为320℃、340℃、360℃、440℃、460℃、480℃、500℃；所述轻烃汽化临界温度T0为232℃；所述第一次匀速升温和第二次匀速升温的升温速率均为20℃/min；所述第一次恒温的时间为10min；所述第二次恒温的时间为60min。
S2：调节所述冷阱108温度为-4℃，使所述热模拟生烃产物进入所述气液分离器107中进行气液分离，得到液态产物和气态产物，对所述液态产物中的液态汞进行收集，测得其含量m1，利用排水法通过集气瓶109对所述气态产物进行收集，测得所述气态产物中汞的含量m2；
所述收集液态产物中的液态汞的步骤为：将二氯甲烷加入到气液分离器107中，打开气液分离器底部塞111使液态汞流出并收集。
S3：对所述第一管线106、第二管线112和第三管线113中的残留汞进行收集，测得其含量m3；
收集所述第一管线106、第二管线112和第三管线113中的残留汞的步骤为：所述步骤S2中气态产物收集完毕后，将所述收集系统冷却至室温，使用所述二氯甲烷冲洗所述第一管线106、第二管线112和第三管线113并收集残留汞。
S4：计算所述热模拟实验生气过程中的汞的总含量m，m＝m1+m2+m3。
所述气态产物中汞的含量m2的计算公式为：m2＝S*V，其中，V为收集了气态产物的所述至少一个集气瓶的总体积，S为单位体积气态产物中汞的质量。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (8)
1.一种热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其特征在于，该方法采用的系统包括：反应装置、控制装置和收集装置，其中，
所述反应装置包括上增压装置、反应釜、下增压装置，所述反应釜设置于上增压装置和下增压装置之间，所述上增压装置和下增压装置用于对所述反应釜进行地层压力的模拟，所述反应釜内设有温压感应装置；
所述控制装置包括一对温压控制阀、真空泵和第一管线，所述第一管线的两端分别与所述反应釜的上下两端连通，所述一对温压控制阀设置于所述第一管线上，所述真空泵设置于任意一个温压控制阀与反应釜之间、且与所述第一管线连通；
所述收集装置包括气液分离器、冷阱、盐水槽和至少一个集气瓶，所述气液分离器放置于所述冷阱内，所述至少一个集气瓶放置于所述盐水槽内，所述气液分离器通过第二管线与所述第一管线连通，所述集气瓶通过第三管线与所述气液分离器的气相出口连通；
所述系统还包括：高温加热装置，用于加热反应釜；
所述方法包括以下步骤：
S1：将待测样品放入所述反应釜中，将反应釜放入高温加热装置中，关闭所述一对温压控制阀，利用所述真空泵抽真空，利用所述反应装置、所述高温加热装置与所述控制装置对待测样品进行封闭式热模拟生烃，得到热模拟生烃产物；
所述待测样品为烃源岩或石油地质领域内的有机质；
所述封闭式热模拟生烃的温度控制程序包括：将反应釜的温度从室温第一次匀速升温至轻烃汽化临界温度T0并进行第一次恒温，然后第二次匀速升温至目标温度Tn并进行第二次恒温，最后将所述反应釜的温度降至轻烃汽化临界温度T0并进行第三次恒温至热模拟生烃产物收集完毕；
所述目标温度Tn为300℃-1000℃；所述轻烃汽化临界温度T0为232℃；
S2：调节所述冷阱温度，使所述热模拟生烃产物进入所述气液分离器中进行气液分离，得到液态产物和气态产物，对所述液态产物中的液态汞进行收集，测得其含量m1，利用排水法通过集气瓶对所述气态产物进行收集，测得所述气态产物中汞的含量m2；
S3：对所述第一管线、第二管线和第三管线中的残留汞进行收集，测得其含量m3；
S4：计算所述热模拟实验生气过程中的汞的总含量m，m＝m1+m2+m3。
2.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，所述系统还包括：
PLC控制单元，用于控制所述反应釜内的温压，以及任选的控制所述高温加热装置的温度。
3.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，所述气液分离器的底部具有开口并设置有气液分离器底部塞，所述气液分离器为透明纯石英材质的气液分离器。
4.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，所述盐水槽内放置有饱和食盐水。
5.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，步骤S1中，
所述第一次匀速升温和第二次匀速升温的升温速率均为2℃/min-40℃/min；所述第一次恒温的时间为5-20min；所述第二次恒温的时间为5-120min。
6.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，步骤S2中，所述冷阱的温度为-3.5℃至-4.5℃；收集液态产物中的液态汞的步骤为：将二氯甲烷加入到气液分离器中，打开气液分离器底部塞使液态汞流出并收集。
7.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，步骤S3中，收集所述第一管线、第二管线和第三管线中的残留汞的步骤为：所述步骤S2中气态产物收集完毕后，将所述系统冷却至室温，使用所述二氯甲烷冲洗所述第一管线、第二管线和第三管线并收集残留汞。
8.根据权利要求1所述的热模拟实验生气过程中汞的收集与定量方法，其中，步骤S2和步骤S4中，所述气态产物中汞的含量m2的计算公式为：m2＝S*V，其中，V为收集了气态产物的所述至少一个集气瓶的总体积，S为单位体积气态产物中汞的质量。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4094777A (en) * | 1975-12-18 | 1978-06-13 | Institut Francais Du Petrole | Process for removing mercury from a gas or a liquid by absorption on a copper sulfide containing solid mass |
| US4909926A (en) * | 1989-02-01 | 1990-03-20 | Mobil Oil Corporation | Method for removing mercury from hydrocarbon oil by high temperature reactive adsorption |
| EA000512B1 (ru) * | 1995-10-18 | 1999-10-28 | Сепрэдайн Копэрейшн | Устройство и способ разделения веществ и проведения химических реакций для отделения летучих газов из материала, содержащего, по меньшей мере, одно летучее вещество |
| CN101059403A (zh) * | 2007-05-08 | 2007-10-24 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 微量气体的高精度收集装置及使用方法 |
| CN103499558A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-08 | 深圳市中兴环境仪器有限公司 | 一种用于测定水中汞浓度的系统及方法 |
| CN105779055A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-20 | 中国石油集团工程设计有限责任公司 | 一种天然气脱汞装置及方法 |
| CN108627368A (zh) * | 2017-03-17 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于收集天然气中汞的装置及方法 |
| CN109401805A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 四川省达科特能源科技股份有限公司 | 一种天然气可再生脱汞工艺方法 |
| CN109632868A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-16 | 中南大学 | 一种封闭体系生烃热模拟实验装置及其使用方法 |
| CN109707377A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 中国地质大学（武汉） | 水合物开采储层响应与出砂综合模拟实验系统及其方法 |
| CN208953348U (zh) * | 2018-09-12 | 2019-06-07 | 河南理工大学 | 一种天然气中汞的分离、提纯系统 |
| CN109991260A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种烃源岩有机酸生成的热模拟收集装置及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475802B2 (en) * | 1998-09-02 | 2002-11-05 | Tekran Inc. | Apparatus for and method of collecting gaseous mercury and differentiating between different mercury components |
| JP4226049B1 (ja) * | 2007-08-27 | 2009-02-18 | 日本インスツルメンツ株式会社 | 炭化水素を主成分とする試料中の水銀を測定する水銀測定装置 |
| US20110294223A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Kambiz Safinya | Apparatus and method for characterizing parameters for the cracking, in-situ combustion, and upgrading of hydrocarbons |
-
2020
- 2020-08-07 CN CN202010789809.2A patent/CN114062414B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4094777A (en) * | 1975-12-18 | 1978-06-13 | Institut Francais Du Petrole | Process for removing mercury from a gas or a liquid by absorption on a copper sulfide containing solid mass |
| US4909926A (en) * | 1989-02-01 | 1990-03-20 | Mobil Oil Corporation | Method for removing mercury from hydrocarbon oil by high temperature reactive adsorption |
| EA000512B1 (ru) * | 1995-10-18 | 1999-10-28 | Сепрэдайн Копэрейшн | Устройство и способ разделения веществ и проведения химических реакций для отделения летучих газов из материала, содержащего, по меньшей мере, одно летучее вещество |
| CN101059403A (zh) * | 2007-05-08 | 2007-10-24 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 微量气体的高精度收集装置及使用方法 |
| CN103499558A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-01-08 | 深圳市中兴环境仪器有限公司 | 一种用于测定水中汞浓度的系统及方法 |
| CN105779055A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-20 | 中国石油集团工程设计有限责任公司 | 一种天然气脱汞装置及方法 |
| CN108627368A (zh) * | 2017-03-17 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于收集天然气中汞的装置及方法 |
| CN208953348U (zh) * | 2018-09-12 | 2019-06-07 | 河南理工大学 | 一种天然气中汞的分离、提纯系统 |
| CN109401805A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-01 | 四川省达科特能源科技股份有限公司 | 一种天然气可再生脱汞工艺方法 |
| CN109632868A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-16 | 中南大学 | 一种封闭体系生烃热模拟实验装置及其使用方法 |
| CN109707377A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 中国地质大学（武汉） | 水合物开采储层响应与出砂综合模拟实验系统及其方法 |
| CN109991260A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种烃源岩有机酸生成的热模拟收集装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 《四川盆地二叠系不同类型烃源岩生烃热模拟实验》;刘有全，等;《天然气地球科学》;第21卷(第5期);全文 * |
| 《热模拟实验研究现状及值得关注的几个问题》;彭威龙，等;《天然气地球科学》;20180930;第29卷(第9期);全文 * |
| 生烃热模拟实验方法述评;汤庆艳;张铭杰;张同伟;尚慧;林瑶;;西南石油大学学报(自然科学版);20130121(01);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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