基于太赫兹频谱响应的干酪根生油气演化特征研究

Study of kerogen evolution regulations and hydrocarbon generation modems based on Terahertz spectrum responses.Abstract： As petroleum is high quality of the energy and important chemical materials, the structure formation regulation is the base of petroleum exploration and development and refining. Develop accurate, reliable, simple detect technology of process evolution of organic matters form to petroleum is an important safeguard to solve the energy strategy problem. The bases of this project are characteristic marks of intermolecular modes that only appear in the terahertz range, responsive characteristic of changes in configuration and conformation of organic molecules, and the advantages (e.g. high resolution, coherent detection, simply detect and data processing methods). Source material of petroleum-kerogen is as the object of this study, detected optic characteristics of it in THz range. Revolution modes were build based on the absorption coefficient, refraction index and dielectric constant values. Analysis of main process of hydrocarbon generation and amount of hydrocarbon in the natural evolution at geological heating rate provided a new comparative reference for the assessment of petroleum resources. .

石油与天然气是一种优质能源和重要化工原料，形成母质是烃源岩中的干酪根。干酪根的分子结构特征及其演化规律对指导勘探、开发具有重要意义。建立精确、可靠、简单的干酪根分子结构的光学特性表征技术是认识油气形成机理的关键。本项目依据太赫兹波对有机分子的构型、构象变化反应灵敏的特性，以油气生成的母质-干酪根作为研究对象，对其进行太赫兹光学探测，根据不同成熟度（经历了不同温度压力演化的）干酪根的太赫兹吸收、折射以及介电常数值的变化特征建立不同性质干酪根的演化模型，有助于进一步认识其自然演化过程中油气形成演化机理，从而为资源量计算提供一种新的评价参数。

干酪根在自然压力和温度作用下形成石油的过程中，随着碳氢化合物的碳链断裂，其组成、分子结构、性能和分布均发生一系列的物理化学变化，此变化将标志着干酪根演化生烃过程。这些物理化学变化的研究，成为人们开展石油勘探、开发工作的基础理论，并指导着石油资源开发的每个实践环节。本项目以陆相、海相成因干酪根为研究对象，开展了不同类型、不同成熟度干酪根及混合半焦的太赫兹吸收特征谱分析，建立了太赫兹技术评价烃源岩生油气潜力的物理模型，分析了不同温度作用下干酪根分子结构特性与油气产率之间的演化关系，标识了干酪根演化生烃过程的主生油、主生气峰值及最佳生油条件，并利用其他辅助实验验证了基于太赫兹吸收系数干酪根演化模型的正确性，解决了干酪根受热时基团分子弱振动过程的表征问题，设计了岩石热解在线信息采集装置，为太赫兹技术在石油勘探领域的应用提出了建设性意见。