水对正构烷烃热裂解影响的分子模拟研究
赵宇寒¹，王 洋¹，杨亚南^1*
1 中国石油大学（北京） 克拉玛依校区，克拉玛依 834000
^* 通讯作者2022592115@cupk.edu.cn
       深层油气藏中原油在高温高压条件下的热稳定性与裂解转化机制，直接关系到油气资源潜力评价与高效开发。正构烷烃作为原油的主要组分，其热裂解行为一直是研究重点。然而，实际地质环境中普遍存在的水对正构烷烃裂解的影响机制尚不明确。现有实验表明地层水可能改变原油裂解路径，但受限于实验条件差异，尚缺乏原子尺度的机理认识。本研究以原油代表性组分正十四烷（C₁₄H₃₀）和正二十二烷（C₂₂H₄₆）为模型分子，利用大规模分子动力学模拟，系统对比含水/无水体系的热裂解行为，旨在阐明水在高温高压下对正构烷烃裂解是促进还是抑制；揭示水分子对反应路径与产物分布的调控机制；为万米深层油气保存下限及绿色开发提供理论依据。
        研究方法上，使用Materials Studio 绘制并优化 C₁₄、C₂₂ 及 H₂O 单体；Amorphous Cell 模块搭建 27 个烷烃分子的周期性晶胞（密度 0.23 g·cm^-3）。含水体系按质量比 1:1 加入 300（C₁₄）或 466（C₂₂）个水分子（如图1和图2）。力场与计算： LAMMPS 平台，ReaxFF/cvff 反应力场覆盖 C/H/O 元素；NVT 系综，温度 2000–3250 K，时间步长 0.1 fs，周期性边界。自编脚本统计 C₁–C₃、C₄–C₈、C₉–C₁₃、C₁₄–C₂₁、C₂₂ 等片段随时间变化；利用一级动力学方程 ln(C/C₀) = -kt 拟合速率常数，绘制阿伦尼乌斯图求取活化能；采用可视化工具追踪自由基及关键中间体^[1]。与黄金管含水热模拟实验对比气态烃产率，验证模拟可靠性。

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