一、研究背景及研究意义

21世纪以来，在中国经济快速增长的大背景下，国内对石油等化石能源的需求持续增加。根据英国石油公司发布的《世界能源统计年鉴2020》，截至2019年，全世界范围内一次能源燃料占比中，煤炭、石油、天然气分列前三位。值得注意的是，石油的消耗量以33.1%的占比位列所有一次能源消耗之冠。根据国家统计局数据，中国的石油消耗量在2018—2019年快速增长，创2015年以来之最。截至2019年，中国石油消费量为1 410万桶/d，仅次于美国的1 940万桶/d，是第三大石油消费国印度的2.66倍（530万桶/d）。然而2019年国内石油产量为2.03亿t（约为12.77亿桶），排在俄罗斯（5.05亿t）、沙特阿拉伯（4.68亿t）、美国（2.39亿t）、伊朗（2.03亿t）之后，位列世界第五。并且中国2019年探明石油储量仅为256.20亿桶，排名位于哈萨克斯坦之后，位列世界第十三。石油产量/储量与消耗量的巨大差值使我国自2001年来对外依存度持续提升（图1-1）。近10年，我国进口原油占比接连越过50%、60%等石油安全线，2020年更创下超过70%的石油资源进口新高，“石油独立”任重而道远。

页岩油作为石油能源重要的补充部分，随着原位开采技术的提高，逐渐在北美及其他地区得到开采利用（金文革，2014；张威 等，2019）。美国与中国同为石油消费大国，根据美国能源部统计，2013年全美页岩油探明储量高达3 036亿t。其中，威利斯顿盆地巴肯组（Bakken）油页岩中可开采页岩油资源量约为570亿t，与沙特阿拉伯常规石油储量相当。2012年以来，美国加快页岩油开采步伐，在水力压裂法、蒸汽注入法及二氧化碳注入法等开采技术的支撑下，已形成威利斯顿盆地巴肯区带，二叠盆地的沃尔夫坎普（Wolfcamp）、博恩斯普林（Bone Spring）、斯普拉贝里（Sparberry）区带，伊格尔福特（Eagle Ford）区带，奈厄布拉勒（Niobrara）区带及伍德福德（Woodford）区带等诸多页岩油开采产区（钱伯章，2015；李世臻 等，2017；周庆凡 等，2019）。2017年全年页岩油产量占全美原油总产量近50%，2019年9月，美国石油出口量超过进口量，成为石油净出口国家。纵观1940—2020年美国原油产量变化（图1-2），2012—2013年前后在“页岩油革命”的推动下，美国原油产量快速增加，屡创历史新高，直到2020年受新冠疫情及全球油价影响，产量才有所回落（李富兵 等，2015；谢亮 等，2020；邹才能 等，2020）。在实现石油独立的同时，页岩油的开采还为美国提供了大量的就业岗位，据美国能源部统计，2008—2021年，油气钻井行业在全美共计创造170万个就业岗位，有效地缓解了2008年金融危机所带来的失业浪潮。

中国陆相页岩广布，跨越二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古今系等多个地质时代（王倩楠 等，2019；胡素云 等，2020；王倩茹 等，2020）。目前已在松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、准噶尔盆地、三塘湖盆地、柴达木盆地等区域开展大规模油页岩勘查工作，开展了大量的研究及工业试验（高健，2019；张欣 等，2019；刘招君 等，2020；李国欣 等，2020）。在广袤沉积盆地基础上，我国拥有巨大的油页岩资源潜力：据美国能源信息署（EIA）2015年估算，中国页岩油可开采资源量约为47.7亿t，而我国学者金之钧认为此估算明显偏低。根据我国第三轮全球油气资源评价结果，我国页岩油资源主要分布在东部地区和中西部地区，根据金之钧的计算，页岩油可开采量分别约为98.27亿t和84.69亿t（金之钧 等，2019）。在如此大的资源量之下，我国页岩油开采还处于试验阶段，整体开采量较低。因此，大力开展油页岩及页岩油的相关研究工作，对维护能源稳定、保障国家石油安全，有着重要意义。

干酪根作为石油资源的母质，有着较强的生烃能力和复杂的化学结构，厘清其结构特征与生烃能力、油气资源分布的关系有着重要意义。同时，干酪根、固体沥青等天然大分子有机质对烃类物质有着较强的束缚能力，在页岩油勘探开发的过程中，对油气资源的运移和赋存有着重要影响（侯读杰 等，2011）。而分子模拟作为研究有机质相互作用的工具，在烃源岩排烃及页岩油资源运移研究中有着广阔的应用前景。开展多类型、多演化阶段的大分子有机地质体分子模拟研究，不仅能够准确地反映该物质的化学结构特征，更能够为分子对接研究提供基础分子模型，揭示地质条件下固体有机质吸附烃类物质的作用机理，为页岩油资源勘探开发提供重要的理论支撑。 XR7kIKsJBuVkwnNIENmwuCZ8u6u5t52c5Vb4H+e/eIo2RKo5bXlO79p+GIonZhpz