愛華網(wǎng)3當(dāng)前動力學(xué)模型基礎(chǔ)：一級反應(yīng)動力學(xué)原理及阿侖尼烏斯方程
當(dāng)前的生烴動力學(xué)模型主要基于兩個基本理論：一級反應(yīng)動力學(xué)原理和阿侖尼烏斯方程。
干酪根降解過程可以用一級化學(xué)反應(yīng)方程來描述，即在任意時間，干酪根的降解速率dc/dt與干酪根濃度成正比。
dc/dt=-kc（12）
這是干酪根生烴重要的簡化方法，它意味著干酪根降解模型所需要的質(zhì)量數(shù)據(jù)只有油型（或氣型）干酪根的起始濃度。（從這個意義上講，生烴反應(yīng)類似于放射性衰變反應(yīng)）。（生烴）反應(yīng)速率常數(shù)由阿侖尼烏斯方程確定。即
k=A exp(-E/RT) （13）
從式（13）可以看出，反應(yīng)速率是指前因子A（s-1）及反應(yīng)活化能E的函數(shù)。R是氣體常數(shù)（8.31441J·mol-1·K-1）；T是絕對溫度（K）。
A和E取決于反應(yīng)物（這里指油型或氣型干酪根）的性質(zhì)，它們可能分別是分子鍵的振動頻率及鍵能的反映。我們將在結(jié)果中討論這些數(shù)學(xué)常數(shù)與干酪根已知的化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。
3.1 單一活化能分布與多活化能分布
使用阿侖尼烏斯定律模擬干酪根降解時，必須考慮另外一個重要因素（譯者注：即活化能分布）。為了簡化計算機運算過程，早期的動力學(xué)模型（Karweil，1995；Huck和Karweil，1995）認(rèn)為單一的活化能（式13）就能解釋全煤化作用（bulkcoalification）及甲烷的生成過程。但是，Tissot和Espitalié（1975）發(fā)現(xiàn)用單一活化能模型來描述干酪根降解的動力學(xué)過程有許多缺陷。Snowdon（1979）進一步強調(diào)了這種單一活化能的不足。干酪根的降解是一個非常復(fù)雜的過程，這其中包括許多我們所不了解的復(fù)雜反應(yīng)，它們同時，連續(xù)的進行。嚴(yán)格來講，建立動力學(xué)模型需要我們掌握所有子成分的A（指前因子）和E（活化能），它們是許多化學(xué)鍵的特征，這些化學(xué)鍵將在熱力作用下發(fā)生斷裂。但是，就目前的分析技術(shù)和計算機處理能力，我們是不可能做到的。因此，在實際操作過程中，我們需要做一些簡化處理。
當(dāng)前動力學(xué)模型的一個前提是假設(shè)油氣生成的復(fù)雜過程是由一系列可控的平行反應(yīng)構(gòu)成，并且這些反應(yīng)的活化能可以通過嘗試、誤差反饋（譯者注：動力學(xué)參數(shù)擬合過程）的經(jīng)驗方法獲得。這些例子包括：全干酪根裂解（bulkdegradation ofkerogen）（Tissot和Espitalié，1975Burnham等，1987；1988）；干酪根成分的降解——我們這里指石油與天然氣，Espitalié的模型中則是C1，C2-5，C6-14和C15+，還有其它諸如不同沸點范圍內(nèi)的產(chǎn)物（Sweeney等，1986）。根據(jù)所分析數(shù)據(jù)的類型，模型的優(yōu)化過程可能在個人微機上即可完成（如IFP的OPTIM；Ungerer，1985；Ungerer和Pelet，1987），或者也可能需要有更高處理能力的微機才能實現(xiàn)，即如我們的方法，其過程如下。
由于反應(yīng)過程的復(fù)雜性，我們需要將式（12）和（13）合并成一個式子：
（14）
上式中下標(biāo)i表示活化能分布中的第i個成分。在實際操作中，我們假定所有的活化能Ei對應(yīng)的頻率因子（或指前因子）相同。因此式（7）式就可簡化成：
（15）
整個反應(yīng)過程是所有子成分反應(yīng)的總和，這些子成分反應(yīng)的過程都將運用式（14）和式（15）來描述。
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