油页岩的太赫兹光谱表征与评价
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    油页岩作为富含有机质干酪根(生油母质)的细粒沉积岩,经过干馏热解可得到页岩油、裂解气,是国家战略储备资源和补充能源。油页岩的开发利用对优化我国能源结构、保障我国能源安全具有重要意义。由于油页岩中主要成分的多样性以及有机质和矿物赋存关系的复杂性,目前对油页岩的生油潜力和有机质热解动力学过程认识不清,导致对其开发技术水平较为落后。本文基于自主研发的油气资源太赫兹时域波谱分析仪,实现了油页岩中有机物分布和含量的表征。通过热解油页岩的太赫兹吸波特性,阐明了干酪根热解的动力学过程,确定了干酪根在太赫兹波段的特征频率,提出了油页岩作为功能材料的新思路。 1、基于油页岩的太赫兹光学参数实现了油页岩中有机质分布和含量的直接表征。油页岩的各向异性程度与有机质含量呈正相关关系。对油页岩施加外加电场,可以提升太赫兹时域光谱的产油量测试精度。THz光谱技术有效避免了传统检测中的环境污染问题,实现了油页岩含油率精确检和油页岩有机质分布的可视化成像; 2、阐明了油页岩有机质的热解动力学过程。本文构建了“油页岩-热处理-太赫兹”分析模式,开发了油页岩热太赫兹分析技术,以非接触方式将油页岩的热解过程分为四个阶段,确定了干酪根的热解过程,建立了干酪根的热解模型,实现了基于太赫兹参数的油页岩热解过程及温度的精确控制,为油页岩绿色高效开发利用中热解工艺的优化提供了重要参数; 3、明确了干酪根的赋存形态,得到了油页岩各组分的THz特征频率。干酪根以片状、雪花状或絮状嵌入矿物中,在原子尺度上连续分布,整体无矿物晶格。研究发现,干酪根的特征峰出现在1.28、1.36和1.51 THz 处。这些结果为干酪根在微观、纳米尺度上的研究提供了新的见解,这对干酪根的研究和利用至关重要; 4、发现了热解油页岩的太赫兹吸波特性。油页岩在加热到600℃后,其太赫兹吸收系数显著增加。在1000℃下热解的油页岩太赫兹反射率最低,0.5 THz波段的吸收系数是未热解油页岩的5.5倍。成分与结构测试表明,黄铁矿在热解过程中逐渐生成了磁黄铁矿和单质铁,促进了太赫兹辐射的吸收。

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引用本文

刘学聪,赵昆.油页岩的太赫兹光谱表征与评价[J].科研仪器案例成果数据库,2023,(0).

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  • 在线发布日期: 2024-09-24
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