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力學所在幹酪根成熟度演化動力學機理研究中取得進展

作者:黃先富 2020-06-19 08:46 來源:
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  幹酪根作爲頁岩油氣生成的主要母質,是地球上最重要的有機碳形式。幹酪根成熟度反映有機質所處地質階段,其演化過程伴隨著油氣生成、吸附、聚集和運移,是評價烴源岩的重要指標。因此,研究幹酪根成熟度的演化規律,探索其時間溫度成熟度關系,一直是頁岩油氣勘探開發的重點研究方向。 

  近期,力學所非線性力學國家重點實驗室趙亞溥團隊構建了我國深層頁岩的三維幹酪根大分子模型,研究了其熱演化過程中的化學力學耦合效應,由此提出了一種新的幹酪根成熟度評價指數 (分子成熟度指數,MMI)。热解实验及分子动力學模拟结果表明,干酪根的失重率与 MMI 呈正線性相關,證明該指數可以反映幹酪根的生烴能力。他們還基于 MMI 引入新的动力學转化率,建立了与成熟度相关的活化能连续方程。根据该转化率,进一步得到了干酪根成熟度演化的新化學动力學模型 (成熟度演化的动力學模型,MEKM),建立了幹酪根的時間成熟度關系,其形式簡單,便于工程應用。該工作有助于理解幹酪根裂解生成油氣的微觀機理,爲人工催熟幹酪根的相關技術提供指導,推動降低頁岩油氣的開發成本。  

图 干酪根分子结构的热演化过程

   相關結果以 “The time-temperature-maturity relationship: a chemical kinetic model of kerogen evolution based on a developed molecule-maturity index” 为标题发表在国际能源领域主流學術期刊 Fuel(Wang XH and Zhao YP*, Fuel. 2020, 278: 118264, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236120312606)。本研究得到国家自然科学基金、中國科學院前沿重点研究项目的支持。 

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