裂缝性油页岩地层中液态烃产物的分布特征与运移规律研究及其在自生热原位转化工艺(ATS)中的应用

为解决油页岩原位转化过程中热效率低、产物迁移机制不明等问题，研究人员通过对比常规干馏(CR)、高温氮气原位转化(HNICP)和自生热原位转化(ATS)等工艺，系统研究了液态烃产物的组分分布特征与运移规律。研究发现ATS工艺在66.80%轻组分含量下仍能保持稳定产物质量，揭示了高压热解环境导致重组分二次裂解的机制，为油页岩商业化开发提供了重要理论支撑。

　　

随着全球能源需求激增，油页岩作为常规化石能源的补充资源备受关注。传统地面干馏技术(CR)存在高成本、污染大等问题，而原位转化技术虽能实现地下直接裂解，却面临热源供给不足的技术瓶颈。中国吉林大学的研究团队创新性提出自生热原位转化工艺(ATS)，通过利用油页岩热解产生的碳质半焦余热，实现了67.1%的采油率和3.46的能源效率，较传统高温氮气注入工艺(HNICP)提升6.78倍。

研究人员采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)、四组分分析和模拟蒸馏等技术，对比分析了CR、HNICP和ATS三种工艺下液态烃产物的组分特征。实验发现随着转化程度加深，HNICP和ATS的轻组分(饱和烃+芳香烃)含量分别从77.63%、84.32%降至54.58%、66.80%，呈现明显的轻质向重质转化趋势。高压热解环境导致裂解产物在运移过程中发生重组分滞留和二次裂解，使得产物整体轻质化。特别值得注意的是，ATS工艺中局部过高热解温度和过量氧气会加剧产物二次裂解，对重组分回收产生负面影响。

通过"材料与方法"部分的系统实验，研究人员发现油页岩颗粒在85℃脱水处理后，在ATS反应系统中表现出独特的压力波动特征。在"结果与讨论"章节，模拟蒸馏数据显示不同转化阶段的产物馏程分布存在显著差异：CR工艺产物中<350℃馏分占比达68.4%，而ATS工艺该比例降至52.1%，证实了原位转化产物的重质化倾向。"结论"部分强调，ATS工艺具有稳定的产物迁移过程和产品质量提升效应，其反应系统压力波动与产物组分变化的关联机制为工艺优化提供了关键依据。

该研究由Ting Xue、Shuwei Ma、Qinchuan Yang等学者共同完成，论文发表在《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》。研究首次阐明了高压热解环境下烃类产物的组分演化规律，为ATS工艺参数优化提供了理论支撑。国家重点研发计划(2019YFA0705502)和国家自然科学基金(4210020395)的资助保障了研究的深入开展。这些发现对实现油页岩资源规模化效益开发具有重要指导意义，标志着我国在非常规能源开发领域取得突破性进展。