煤田地质与勘探

作者：吕鹏瑞, 袁士豪, 耿济世, 李得路, 张慧元, 葛振龙,

关键词：微波加热, 油页岩, 热失重, 孔隙结构特征, 干酪根裂解,

目的和方法微波热解技术在实现油页岩资源的清洁转化和能源高效利用方面展现出巨大潜力。选取鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩样品为研究对象，利用微波设备监测系统进行不同功率(600、800、1 000 W)的微波热处理实验，测试热解过程中产生的气体产物，通过氮气吸附法对比分析原始油页岩与经不同功率微波加热后的样品孔隙结构特征，并深入探讨微波加热过程中油页岩的损伤机理。结果(1) 微波热解后，油页岩的主要气体产物为CO2、CH4、H2和CO，伴有少量正丁烷、异丁烷等气态烃类。同时随着微波功率的增加，油页岩的热解时间显著缩短，热解速率大幅提高。(2) 与原始样品相比，微波加热后油页岩孔隙结构发生显著变化，微孔与大孔体积比例显著增大，且总孔隙体积随着微波功率的增大而增加。但中孔孔隙比例降低，导致其连通性变差；微孔孔隙比例增加，使微孔结构变得更加复杂。(3) 在微波作用下，油页岩内部的水分子和有机质中的极性官能团发生极化并迅速振动，促使油页岩快速升温并发生热解。温度升高诱发微裂缝的发育和扩展且导致部分原生孔隙体积增大，干酪根的裂解和有机质的分解促使原有孔隙和裂隙逐渐扩展连通并形成裂隙通道，同时CH4、CO2和CO等气体产生和排放加速了孔裂隙的发育和连通。结论微波热解显著改变了油页岩的孔隙结构，增加了孔隙体积，进而促进油页岩快速热解。研究成果为油页岩微波热解技术开发提供理论基础和实验依据。

来源：2025年第8期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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