[发明专利]一种构建油页岩有机质结构模型的方法

说明书

本发明涉及一种构建油页岩有机质结构模型的方法，该方法包括如下步骤：通过碱‑氧氧化油页岩有机质，获得苯羧酸的收率，结合油页岩有机质的元素分析结果得到模型的初步分子量；根据苯羧酸的收率分布、¹³C NMR分析结果以及离子交换法得到的酚羟基含量的结果，构建油页岩有机质的芳核结构模型；在此基础上，结合油页岩有机质的元素分析、¹³C NMR分析、FTIR分析、XPS分析以及离子交换法得到的羧基含量的结果，构建出油页岩有机质的结构模型，并获得分子式和分子量；本方法具有客观性强、能反映油页岩有机质氧化产物苯羧酸生成及收率分布规律的特点。

技术领域

本发明涉及一种构建油页岩有机质结构模型的方法，特别是涉及一种结合油页岩有机质氧化产物苯羧酸收率分布和仪器表征分析结果构建油页岩有机质结构模型的方法。

技术背景

我国能源的生产和利用面临着诸多挑战，常规石油、天然气资源严重短缺。油页岩是潜在产量最大的非常规油资源，其利用与开发对于发展我国替代油气战略新兴产业、缓解我国油气资源短缺问题具有决定性的支撑作用和重要意义。油页岩是由固体有机质分布于无机矿骨架中形成的一种沉积岩，其中的固体有机质是主要的生油组分。众所周知，油页岩有机质结构的研究是其高效转化的科学基础，因此研究油页岩有机质的结构十分重要。

国内外学者对油页岩有机质的结构进行了大量的研究，提出了多种研究方法。秦匡宗(秦匡宗.茂名和抚顺油页岩组成结构的研究Ⅲ—有机质的平均结构单元.燃料化学学报，1986,(1),1-8)采用折射率—密度—元素分析—芳碳率—分子量的关联法，得到了茂名、抚顺油页岩有机质的平均结构单元以及它们的化学式，分别为C₃₀₂H₄₄₀O₂₃N₆S₂和C₃₁₂H₄₆₈O₁₆N₇S₂，最终结合茂名油页岩有机质的结构特征，给出了其平均结构单元的结构模型。Stanton等(Stanton B.J.,Davidson D.J.,McGowan C.W.The characterization ofthe kerogen of Chattanooga oil shale.Part II—Analysis of oxidation productsand proposal of a model for the structure of kerogen in Chattanooga oilshale.Fuel Process.Technol.,1991,29,97-105)采用高氯酸分步氧化Chattanooga油页岩有机质，将其氧化产物进行红外光谱、紫外可见光谱以及GC/MS分析，并结合固体¹³C NMR表征结果，最终给出了其有机质的结构模型，该模型中包含有缩聚芳环以及长脂肪链结构，长脂肪链直接或者通过醚键与芳环相连接。Lille(LilleCurrent knowledge on theorigin and structure of Estonian Kukersite kerogen.Oil Shale,2003,20(3),253-263)通过固体¹³C NMR得出了Estonian Kukersite油页岩有机质的结构参数，建立了该油页岩有机质的结构模型，模型的分子式为C₄₂₁H₆₃₈O₄₄S₄NCl。茹鑫(茹鑫.油页岩热解过程分子模拟及实验研究.吉林大学，2013)采用Py–GC–MS研究桦甸油页岩有机质的主要结构骨架，采用分子力学和分子动力学模拟方法获得几何最优结构，利用¹³C NMR表征分析结果推测出有机质的平均结构，得到了桦甸有机质的结构模型，模型的分子式为C₂₄₃H₄₀₇N₃O₂₅S₂。