油—水体系中的甲烷水合物解离广泛出现在各类实际工程场景中。在长距离海底油气输送系统中，理解水合物的解离机制可有效应对钢管道中水合物清除与抑制的挑战，从而确保油气安全生产与输送 [1,2]。在天然气水合物开采过程中 [3,4,5]，油水混合体系中所形成的水合物会阻碍流体流动并降低生产效率；探究其解离机制有助于优化生产策略，提升稳定性与效率。在油气处理、分离与储存阶段，油水体系中残余的水合物可能导致设备堵塞与输送性能下降；因此，相关解离研究为工艺优化与风险控制提供了必要指导 [6,7]。综上，阐明油—水环境中甲烷水合物相变过程中的动力学机制、能量转化途径及耗散演化具有重要理论意义。
水合物解离是指在水合物受到热力学扰动时，其晶格崩塌导致笼状结构破坏、客体分子逃逸的动态过程。作为初步研究水合物结构与基本性质的重要方法，实验室实验经过数十年发展已趋于成熟，其中水合物解离的动力学机制被视为关键研究焦点 [8]。水合物解离动力学研究主要包含两个核心方面。第一是本征动力学研究，重点关注本征速率常数表征与动力学模型构建。其中，热解离 [9,10,11] 与降压诱导解离 [12,13,14] 模型被认为是实际水合物采出技术中最具前景的方法之一。第二是反应工程动力学，其不同于本征动力学之处在于并非独立于反应器构型或实验条件，而是考虑了原始水合物赋存环境（如大规模储层 [15]、多孔介质 [16,17,18]、含颗粒体系 [19,20] 和含油体系 [21,22,23]）对解离行为的影响。该类别与实际生产工程 [24] 关联更为紧密，因而更具应用导向性。基于基础分子动力学研究，分子动力学模拟已成为揭示不同赋存环境下水合物解离微观机制的有力工具，克服了实验手段在捕捉原子尺度演化过程方面的局限，被广泛应用于各类复杂体系水合物解离的动力学研究。
随着计算模拟技术的持续进步，数值方法已成为阐明材料微观演化机制的主流途径，控制水合物相变的微观相互作用也逐渐被明确。目前，针对各类复杂介质体系中水合物相变微观动力学已开展广泛研究。Hashemzadeh 等 [25] 研究了抑制剂影响下多孔介质中气水合物的解离行为。Qi 等 [26] 采用不同势函数模型研究了含电解质溶液脱盐体系中水合物的行为，并定量分析了各粒子间的相互作用特征。Xu 等 [27,28] 系统研究了盐环境下水合物的生长与解离动力学，进一步深化了对复杂电解质体系中水合物演化的认识。Zi 等 [29,30,31] 利用分子动力学模拟探索了含油体系中水合物的生长行为，并证实沥青质显著抑制水合物形成。Meng 等 [32,33,34] 应用分子动力学方法分析了油水体系中的水合物相变动力学，基于涨落—耗散定理揭示了其非平衡演化特征。总体而言，现有研究已对多孔介质、盐水和含油体系中水合物相变行为进行了广泛调查。当前关于甲烷水合物解离的研究主要集中在宏观动力学特征（如解离速率与结构演化），而能量变化通常仅从整体能量平衡角度加以描述。即便是针对油水体系，围绕整个解离过程中的能量耗散的系统性研究——包括其演化、能量分配及微观耗散机制——仍然稀缺。更重要的是，传统方法尚未在非平衡相变条件下建立分子涨落与能量耗散之间的微观关联。因此，分子结构涨落如何调控能量耗散、以及不同耗散途径之间的内在关系仍缺乏深入理解。
现有研究难以定量表征油—水体系中甲烷水合物解离过程中微观分子涨落与宏观能量耗散之间的关系。为应对上述问题，本研究采用分子动力学模拟，探究油水环境下甲烷水合物解离的涨落与能量耗散行为。利用归一化自相关函数量化涨落特征，通过热熵评估势能向热能不可逆转化的过程。引入构型熵以揭示微观结构演化对能量耗散的影响，并通过计算自由能势垒表征解离的热力学驱动力。进一步对等效耗散能量进行分解，以量化耗散强度并识别主导耗散途径。本工作通过建立分子尺度结构涨落与能量耗散之间的定量关联，为水合物解离提供了涨落—耗散的视角，从而克服了传统研究仅以定性方式描述能量平衡的局限。研究结论为提高水合物解离效率、减少相变过程中的能量损失提供了理论基础。
