基于FTIR 对油页岩生烃特性的分析 - 东北电力大学.PDF

第37卷第1期　 东 北 电 力 大 学 学 报 Vol.37,No.1 2017年2月 Journal Of Northeast Electric Power University Feb. ,2017 - - - 文章编号:1005 2992(2017)01 0006 06 基于 FTIR对油页岩生烃特性的分析 叶江彬,丁　 虎,徐　 健,刘　 奇,王　 擎,姜　 新 (东北电力大学 能源与动力工程学院,吉林 吉林 132012) 摘　 　 　 要:对五种不同地区油页岩样品进行固体KBr压片红外吸收光谱分析,并通过Gaussian分峰 拟合和红外结构参数的计算,得到了油页岩的官能团结构特征和生烃特性。 结果表明:傅里叶红外光谱 (FTIR)可以直接用来对油页岩进行生烃特性分析,而忽略矿物质对其影响;油页岩脂肪族结构中CH2 为主占整个脂肪烃55%以上,CH 及次甲基含量相对较少;生烃能力越大的油页岩,其脂肪烃碳链越长 3 (支化程度越低),生气潜力越大,芳烃含量越低,含氧官能团含量越高;此外,H/ C分别与芳碳率(fa)、 H / H 存在良好的线性关系,H/ C越大,芳碳率(fa)越小,H / H 越大。 al ar al ar 关 键 词:油页岩;FTIR;生烃特性 中图分类号:TQ530　 　 　 　 文献标识码:A 面对全球迅速增长的巨大能源需求与日益严重的资源短缺、能源枯竭之间的矛盾,迫使研究者急切 去寻找可替代的能源,油页岩作为一种重要的石油补充能源,以其巨大的资源储量、多元化的利用层次, [1] 引起了世界范围的广泛关注 。 油页岩的工业价值及油气生成潜力,实质上取决于其内部所含分散有 机显微组分的化学组成和结构特征。 干酪根作为油页岩分散有机显微组分的主体,近年来,世界各国诸 多学者对其分子组成或热解过程做了大量基础工作,但是在获取干酪根的过程中,需要先去除其矿物 质。 目前,脱除矿物质的方法有物理脱除法和化学脱除法。 化学脱除法以其简便、高效、脱除率高等优 点被广泛采用,该方法主要利用油页岩的有机物与矿物质化学性质不同而脱除矿物质,一般采用盐酸和 [2,3] 氢氟酸酸洗脱灰的处理手法 。 不过在此过程中,油页岩的有机结构可能发生变化,这种变化会进一 [4] 步影响油页岩的物理和化学性质。 Solomon等 提出在众多研究油页岩特性的方法中,那些直接用油 页岩原样来研究是最有效的,因为页岩原样没有经过任何可能破坏其结构的提取过程。 事实上,王擎等 [5] 13 人 已经利用FTIR和 CNMR对桦甸、窑街油页岩及其干酪跟进行研究,结果表明酸洗脱灰处理对油 页岩有机结构会产生一定的影响,对芳香结构和含氧官能团影响较大,但对脂肪结构和羟基氢键影响 较小。 先进的测量分析技术为研究油页岩的结构参数和生油特性提供了便利条件,以灵敏度高、测量准确 [6] 和重复性好等优点的傅里叶红外吸收光谱分析技术为代表 ,常用于复杂物质官能团的定性和定量分 析,尤其在分析化石燃料结构上,其有机质和矿物质的吸光度能够很好的反应在 FTIR 的整个谱图 [7] 上 。 根据热演化理论,在热解过程中,有机显微组分脂肪烃结构主要转变为液态烃,成为油气的主要 [8,9] 来源,含氧官能团一般转变成气态烃,而芳烃结构一般最终转变成死碳,无任何油