西安工程大学王倩博士团队：油页岩有机质结构特征随油页岩密度变化规律的研究 ┃ CRC

研究背景

油页岩是由固体有机质非均匀地分布于无机矿物质骨架中形成的一种沉积岩，有机质经热解可产生页岩油和页岩气，是一种可有效缓解我国油气资源短缺的非常规能源。目前我国油页岩热解制油技术较落后，产品回收率低，综合利用率低，环境污染较严重。物质的结构决定性质，性质决定其应用，为追求更高效率、更低污染物排放目标，实现油页岩的广泛利用以及新技术的发展，研究油页岩有机质的结构具有重要意义。

作者对现有油页岩有机质结构的研究结果进行梳理后发现，不同研究学者对同一产地油页岩有机质的研究结果出现较大差异。研究表明基于油页岩有机质（1.20 ~ 2.00 g/cm3）与其无机矿物质密度（> 2.2 g/cm3）之间的差异，油页岩可分为不同的密度级别，随着油页岩密度的增大，有机质的含量减少，无机矿物质的含量增多，热解油收率也呈现较大差别。油页岩热解油收率不仅和有机质的含量有关，还和有机质的结构有密切关系，因此，作者前期研究了不同密度龙口和桦甸油页岩（两种典型的富矿油页岩）有机质的结构特征，发现随着油页岩密度的增大，有机质的芳香结构、脂肪结构以及含杂原子官能团呈现出相似的规律性变化。为探究该变化规律是否具有普遍性，本文研究了不同密度北票油页岩（贫矿油页岩）油页岩有机质的结构特征。

研究结果及意义

研究结果表明：随着油页岩密度的增大，有机质的脂碳率和平均脂肪链长度增大；芳碳率和平均芳核尺寸减小；这些变化规律与油页岩的产地和品位无关。不同产地和品位油页岩有机质中含杂原子（O、N和S）官能团的含量随密度的变化规律不一致。

通过本工作发现，在油页岩成岩过程中，无机矿物质对有机质结构具有一定的保护作用。油页岩密度越小，其无机矿物质的含量越低，不能给有机质提供足够的保护，最终导致成岩过程密度较小的油页岩有机质中的脂肪结构被降解，小的芳香核结构选择性消失，因此，随着油页岩密度的减小，有机质中的脂肪结构含量和平均脂肪链长度呈现递减的规律，而芳香结构含量和平均芳核尺寸呈现递增的规律。该工作明确了不同研究学者对同一产地油页岩有机质研究结果出现较大差异的原因，这对深入认识油页岩有机质的结构特征具有重要意义，为油页岩有机质结构的研究提供了新的方向和思路。

文 章 信 息

文章名称：The relationship between the oil shale density and the structural features of corresponding kerogens

研究团队：Qian Wang, Congfei Yao, Yuanyuan Zhou, Yuanjun Che, Hongchen Liu, Xiaosheng Zhao, Yumeng Zhang

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作者及通讯作者简介

第一作者 ： 

王倩，女，讲师，

工学博士，硕士生导师

主要研究方向：

能源化工、材料化工

主持国家自然科学青年基金项目1项

西安工程大学科研计划项目1项

参加国家重点基础研究计划（973计划）项目1项

省部级科研项目1项

发表SCI论文十余篇

授权发明专利1项

通讯作者 ： 

车远军，男，副教授

工学博士，硕士生导师

主要研究方向：

能源化工、材料化工

主持省部级科研项目1项

作为骨干成员参与国家自然基金面上项目3项

省级项目3项

发表SCI论文十余篇

授权发明专利4项

通讯作者 ： 

刘宏臣，男，讲师

工学博士，硕士生导师

主要研究方向：

微反应器内多相流动与传递及MOF材料制备

主持陕西省科技厅项目1项

参与国家重大研究计划项目1项

联合基金项目1项

国家自然基金面上项目1项

发表期刊论文及专利十余篇

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