塔里木盆地麦盖提斜坡罗斯2井奥陶系油气藏的TSR作用:来自分子标志物的证据

采用内标物色谱质谱方法,对罗斯2井原油中金刚烷系列、二苯并噻吩系列和硫代金刚烷系列进行了定量分析。罗斯2井原油中金刚烷系列化合物含量、4-甲基双金刚烷+3-甲基双金刚烷含量分别为10 818,331 μg/g,表明原油经历了较强的裂解作用,裂解比例达到90%左右。金刚烷指标表明原油成熟度在1.6%以上。罗斯2井原油可以检测到完整的硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷系列,硫代金刚烷、硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷含量分别为192,160,26和6 μg/g。高含量的硫代金刚烷表明罗斯2井原油的TSR强度大于绝大多数塔中地区下奥陶统鹰山组原油。TSR作用导致罗斯2井原油具有较高含量的二苯并噻吩,含量为8 201 μg/g,使得原油二苯并噻吩/菲比值（DBT/P）增加,导致C₀-/C₁-DBTs和C₁-/C₂-DBTs比值增加。     

塔中地区中深1C井寒武系原油低聚硫代金刚烷含量分析

中深1井、中深1C井在塔里木盆地寒武系盐下获得油气突破,中寒武统阿瓦塔格组（∈₂a）和下寒武统肖尔布拉克组（∈₁x）原油在地球化学特征上存在较大差异。对中深1井 ∈₂a原油和中深1C井∈₁x原油进行银盐离子柱色层分离,获得含硫非烃,使用气相色谱—质谱方法在中深1C井原油含硫非烃检测出完整的低聚硫代金刚烷系列,包括硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷系列,分析了26个化合物的质谱特征,并与文献质谱特征进行对比。除了含有[M-SH]和[M-CH ₃+]特征离子外,硫代金刚烷具有较强的分子离子,分子离子为硫代双金刚烷和硫代三金刚烷的基峰。使用D₁₆-单金刚烷作为定量内标,中深1井、中深1C井寒武系原油中低聚硫代金刚烷含量分别为7.36μg/g、8 758.02μg/g,表明中深1C井肖尔布拉克组原油为强烈硫酸盐热化学还原作用(TSR)的残余油,而中深1井阿瓦塔格组原油基本未受TSR作用。中深1C井原油极高的金刚烷和二苯并噻吩系列化合物含量分别为83 872.20μg/g和57 212.5μg/g,而中深1井原油中金刚烷和二苯并噻吩系列化合物含量仅为2 180.27μg/g和421.3μg/g,进一步支持中深1C井寒武系原油经历了强烈的TSR作用。中深1C井肖尔布拉克组油气藏温度大于160℃,地层水中丰富的SO^2-₄、Mg²⁺为油气藏中的原油发生强烈TSR提供了条件。     

凝析油中金刚烷类和硫代金刚烷类化合物同步检测方法及地质意义——以塔里木盆地塔中地区凝析油为例

原油中的金刚烷类和硫代金刚烷类化合物具有相似的类金刚石笼状结构,可以反映地质过程中的热裂解作用和热化学硫酸盐还原反应(TSR)作用,因此两者的同步检出,不仅可以提高样品的分析测试效率和硫代金刚烷类化合物的定量结果准确性,还可以为样品提供更加可靠和广泛的地球化学分析解释.该文利用气相色谱—三重四级杆串联质谱仪(GC-MS...     

塔里木盆地顺南1井奥陶系原油中乙基桥键金刚烷化合物的二维气相色谱分析

运用全二维气相色谱—飞行时间质谱方法(GC×GC-TOFMS)从塔里木盆地顺托果勒地区顺南1井奥陶系原油中定量检测到81个1～3笼的乙基桥键金刚烷化合物，包括47个乙基桥键单金刚烷化合物，总含量为27 594.0μg/g; 32个乙基桥键双金刚烷化合物，总含量为4 415.1μg/g; 2个乙基桥键三金刚烷系列化合物，总含量为16.8μg/g;建立了金刚烷—乙基桥键金刚烷的二维色谱保留指数图版。结果显示，金刚烷类和乙基桥键金刚烷类化合物保留时间位置具有如下关系：单金刚烷系列<乙基桥键单金刚烷系列<双金刚烷系列<乙基桥键双金刚烷系列<三金刚烷系列<乙基桥键三金刚烷系列<四金刚烷系列。作为石油中热稳定性最高的饱和烃类，乙基桥键金刚烷化合物的定量分析结果，有望为原油裂解和硫酸盐热化学还原反应(TSR)等油藏次生改造作用提供新的指标。     

塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列的检出及意义

乙基桥键金刚烷是金刚烷的变形化合物,其在油气地球化学中的应用薄弱。使用气相色谱-质谱(GC-MS)、气相色谱-质谱/质谱(GC-MS/MS)分析方法,在塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系原油中检测出完整的乙基桥键金刚烷系列,包括C₀—C₄乙基桥键单金刚烷系列和C₀—C₃乙基桥键双金刚烷系列。通过分析典型化合物的质谱特征并与文献对比,确认了上述化合物的存在。使用D₁₆-单金刚烷作为定量内标,顺托果勒地区奥陶系原油中乙基桥键金刚烷系列化合物的浓度为93.66~8 542.70 μg/g。原油中甲基-乙基桥键单金刚烷(META)指数与甲基单金刚烷指数、甲基菲比值之间存在良好的正相关性,表明甲基-乙基桥键单金刚烷指数可以作为确定原油成熟度的指标。6-META＋1-META＋2-META浓度与4-甲基双金刚烷＋3-甲基双金刚烷浓度之间具有很好的正相关关系,且二者的浓度在同一数量级上,表明6-META＋1-META＋2-META浓度可以作为确定深层油气藏遭受次生改造作用的良好指标。顺托果勒地区奥陶系的现今地温具有从NW向SE方向逐渐增高的趋势,其中,顺托工区和顺南工区经历的最高古地温高于顺北工区,这也导致顺托工区和顺南工区奥陶系的原油遭受强烈裂解,部分原油叠加了硫酸盐热化学还原(TSR)作用。由顺北工区向顺托工区再至顺南工区,奥陶系的油气藏相态由轻质油、挥发油至凝析油气再至干气变化,6-META＋1-META＋2-META浓度由NW向SE方向逐渐增加,这为深层油气藏的热裂解作用及TSR作用提供了地球化学证据。     

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层原油金刚烷化合物分布及意义

塔里木盆地顺北地区奥陶系超深层一间房组—鹰山组获得了工业油气产能,不同断裂带油气相态存在差异。使用色谱-质谱、色谱×色谱-飞行时间质谱方法研究了顺北地区原油中金刚烷的分布及含量。顺北地区奥陶系原油金刚烷组成中,1号断裂带(分支断裂、次级断裂)和3号断裂带原油单金刚烷相对含量高于5号断裂带和7号断裂带原油。顺北地区原油金刚烷总量与4-甲基二苯并噻吩/1-甲基二苯并噻吩值之间呈现正相关关系,表明成熟度决定了原油中金刚烷总量。不同断裂带原油中单金刚烷系列、双金刚烷系列相对比例的不同与油气藏多期成藏及油气藏保存条件不同有关。1号断裂带油气藏喜马拉雅晚期较高成熟度天然气的充注,从深部携带了较高比例的单金刚烷系列,造成原油单金刚烷系列含量相对较高。5号断裂带油气藏保存条件逊色于1号断裂带油气藏,轻质组分不同程度损失,导致原油中单金刚烷比例较低。由于金刚烷内组成含量的差异,分别使用22μg/g、33μg/g作为1号断裂带、5号断裂带原油中甲基双金刚烷基线,1号断裂带(含分支、次级断裂带)、5号断裂带中段及5号断裂带南段原油裂解比例分别为0~42%、20%~33%和54%。     

煤中金刚烷的分布与演化

金刚烷的浓度和指数是研究深层油藏裂解程度和成熟度的重要参数,由于金刚烷的形成机理不明,制约了金刚烷化合物在深层油气地球化学中的应用。通过对华北地区镜质体反射率(R_o)在0.55%～5.32%的二叠系煤样开展金刚烷色谱-质谱定量分析,发现低成熟煤样中存在单金刚烷系列化合物,而煤样中双金刚烷、三金刚烷和四金刚烷系列化合物的检出所对应的R_o分别为0.81%、1.82%和2.59%。这表明不同笼数金刚烷的生成具有阶段性,笼数越高,其所对应的烃源岩成熟度越高。定量分析结果表明,煤样在R_o为0.55%～3.01%时为金刚烷生成阶段,煤样在R_o>3.01%时对应金刚烷裂解阶段,其中,当R_o>2.71%,单金刚烷系列和双金刚烷系列的组成发生变化。金刚烷参数,如二甲基单金刚烷指数1(DMAI1)、二甲基单金刚烷指数2(DMAI2)、三甲基单金刚烷指数1(TMAI1)、三甲基单金刚烷指数2(TMAI2)以及乙基单金刚烷(EA)参数[1-EA/(1-EA+2-EA)],与R_o<...     

牛东油气田原油中金刚烷和轻烃特征及其对油气成因的指示意义

牛东油气田是渤海湾盆地目前发现的埋藏深度最大、井底温度最高（201℃）的凝析气田。采用常规的天然气地球化学参数对天然气成因的判断存在矛盾。利用全二维气相色谱-飞行时间质谱对牛东1井和牛东101井凝析油中的轻烃和金刚烷进行了分析和绝对定量。轻烃的成熟度参数表明牛东原油的成熟度（R_O）为2.0%,原油成熟度明显高于源岩成熟度。说明原油已遭受强烈的分解;能表示原油裂解程度的3,4-二甲基双金刚烷在牛东1井和牛东101井原油中的绝对含量分别为111.743mg/kg和73.03mg/kg,金刚烷含量及原油裂解程度关系表明牛东油气田的原油裂解程度已达到60%～70%;源岩地球化学特征表明,沙河街组除了Ⅰ型、Ⅱ型有机质外,还发育不少Ⅲ型有机质。原油裂解气与Ⅲ型有机质热解气的混合造成了牛东凝析气田天然气地球化学性质的复杂和乙烷碳同位素组成偏重;牛东天然气中的二氧化碳为酸化压裂过程中酸液与白云岩储层反应形成。     

东海盆地西湖凹陷原油中金刚烷类化合物特征及意义

采用GC—MS分析技术,对东海盆地西湖凹陷31个原油样品进行了分子指纹研究。原油碳同位素值偏高,Pr/Ph值高,甾烷系列以C_(29)甾烷占优,萜烷以二萜类为主,富含降异海松烷、异海松烷、扁枝烷等,C_(24)四环萜烷含量高,伽马蜡烷含量低,富含奥利烷,表明原油的烃源岩形成于偏氧化的沉积环境,其成烃母质主要来源于高等植物。原油含有丰富的金刚烷类化合物,总含量可达877～9 797μg/g_油,其中以单金刚烷系列占绝对优势(754～9 333μg/g_油),体现出高成熟原油的特征。认为西湖凹陷西部缓坡带平湖组原油主要来源于平湖组烃源岩的生烃晚期,并在储层中发生了不同程度的裂解;中央洼陷带花港组原油主要为高成熟油或裂解油与未裂解的、成熟度较低原油的混合油,其中成熟度较低的原油主要来自于花港组烃源岩的生烃高峰期。平湖组或其下伏烃源岩在高—过成熟阶段形成的大量凝析油、天然气,甚至深层储层原油发生裂解形成的轻质烃类进入浅部花港组储层,与储层内早期原油发生混合是造成西湖凹陷浅部原油富含金刚烷类化合物的主要原因。     

原油中金刚烷同系物同分异构体丰度差异及影响机制

塔里木盆地轮古地区原油主要受到了气洗与热裂解这2种次生作用影响，使得原油具有较高丰度的金刚烷组分。采用GC?MS?MS技术定量表征全油中的金刚烷系列化合物，分析了不同成熟度油样中各金刚烷及其同系物同分异构体的相对丰度，发现无论是金刚烷同分异构体还是金刚烷同系物之间，均表现出以下特征：成熟度较低的油样中仲碳位取代的金刚烷占优，而成熟度较高的原油中叔碳位取代的金刚烷较高。这表明原油中金刚烷同系物异构体的丰度差异可以作为区分油样成熟度的定性指标。从化学机理方面应用价键理论分析认为，仲碳位取代金刚烷异构体中1个sp³杂化轨道被C—H单键占据，叔碳位取代金刚烷异构体4个sp³杂化轨道均被C—C单键占据，所以叔碳位取代金刚烷的原子轨道重合度高，键能大，可能是金刚烷系列中甲基取代在叔碳位比在仲碳位的热稳定性更高的本质原因。同时随着金刚烷碳数增加，化合物饱和蒸气压递减的物理性质也解释了气洗作用对金刚烷系列化合物差异化富集的现象。     

碳酸盐岩储层中原油裂解及碳同位素演化模拟实验

为了研究碳酸盐岩储层中原油裂解产物及其同位素演化特征,采集塔里木盆地塔河油田TK772井奥陶系鹰山组产层的原油,利用半开放实验体系“地层孔隙热压生排烃模拟仪”开展仿真碳酸盐岩储层条件的原油裂解成气模拟实验,并对实验气体产物地球化学特征进行分析。实验结果表明,碳酸盐岩中原油裂解成气过程主要受温度的影响,实验中硫酸镁的加入导致了TSR （硫酸盐热化学还原反应）的发生,影响了原油裂解过程及其产物特征,导致重烃规模裂解的温度降低,消耗大量重烃的同时导致大量非烃气体生成。原油裂解烷烃气碳同位素变化主要受热演化程度控制,表现为随温度的升高逐渐变重,但有硫酸盐存在的温度条件下烷烃气碳同位素序列发生部分倒转（δ¹³C₁< δ¹³C₂ >δ¹³C₃）。研究表明,碳酸盐岩储层中TSR反应会改变天然气的化学组成,是高含硫气藏中普遍存在的碳同位素序列倒转的重要原因。     

丙烯酸聚合物刷脱除原油中卟啉镍的实验研究

为探寻高效、无腐蚀的原油脱镍剂,以SiO2为核、聚丙烯酸(PAA)为壳,利用自由基调聚法,合成具有核-壳结构的聚合物刷(PAA@SiO2).通过红外光谱、热重分析和扫描电镜对PAA@SiO2进行了表征,并结合电脱盐工艺考察了PAA@SiO2对原油中卟啉镍的脱除效果,分析了原油中卟啉镍的脱除机理.结果显示:合成的PAA@...     

不同硫酸盐引发的热化学还原作用对原油裂解气生成的影响

由于反应途径或机制不同于裂解反应,硫酸盐热化学还原作用(TSR)很可能会改变油藏中原油的热稳定性和裂解气产量。为了阐明TSR作用对原油裂解气生成的影响,利用黄金管热模拟装置开展了一系列不同硫酸盐和原油的升温热解实验。非烃气体,包括H₂S的大量生成表明,石膏和硫酸镁的加入引发了原油的TSR反应,其中,石膏参与的TSR作用对烃类气体的产量和生成活化能无明显影响;相对而言,硫酸镁参与的TSR反应引起了最终甲烷产量约13.1% 的降低和大分子气态烃(C₂₊)稳定性的明显降低;氯化镁的加入导致了硫酸镁体系中H₂S产量进一步的增加和烃类气体产量进一步的降低。可以证实,在硫酸镁热解体系中,C₂₊与活性结构HSO₄^-发生了氧化还原反应,这也是导致烃类气体产量降低的重要原因。因此,TSR作用对裂解气生成的影响很大程度上受控于地层水中的硫酸盐类型和活性结构的浓度。     

微波等离子体原子发射光谱分析原油中的微量金属元素

研究建立了原油中微量金属元素低成本高通量测定的分析方法。原油样品经HNO₃+H₂O₂密闭压力消解后,直接采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定其中的12种微量金属元素Cu、Fe、Zn、Pb、Ni、K、Mn、Ba、Cr、V、Mg、Al。通过选择待测元素的分析波长,并结合快速线性干扰校正(FLIC)技术校正了光谱干扰,选择Y和Lu为内标元素校正了基体效应,稳定了分析信号。采用标准参考物质NIST-SRM 1084a(润滑油中的磨损元素)评价了分析方法的准确性。结果表明:所有分析元素的线性关系良好(线性相关系数≥0.9995);该方法的检出限(MDL)为0.04~1.15 μg/g,NIST SRM 1084a的测定值与认定值基本一致,验证了所建立的方法准确可靠,使用N₂为等离子体气体的MP-AES显著降低了分析成本。该方法为原油中多种微量金属元素的高通量分析提供了新策略。     

川东北飞仙关组-长兴组天然气几个地球化学问题探讨

基于川东北地区大普光、元坝和通南巴构造带百余个飞仙关组-长兴组天然气样品的分子和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储集岩分析资料,就原油裂解气与烃源岩裂解气的区分、烷烃气碳同位素的反序分布和CO₂与H₂S的成因关系等问题进行了探讨。研究结果表明,大普光、元坝区块富含固体沥青的孔洞型气藏的原油裂解气中,丙烷相对较多,以较低的ln（C₂/C₃）值（<3.0）为识别标志。而通南巴等区块裂缝型气藏的烃源岩裂解气（可溶沥青和干酪根的高温裂解气）,具有ln（C₁/C₂）和ln（C₂/C₃）同步升高的组成特征,以较高的ln（C₂/C₃）值（>3.0）与典型的古油藏原油裂解气相区别。各构造带的飞仙关组-长兴组烷烃气存在碳同位素反序分布,可能有多种原因。其中,通南巴构造带河坝场气田飞仙关组烷烃气中的该现象,是由于龙潭组过成熟干气混入志留系气源气所致。飞仙关组-长兴组发生过TSR（硫酸盐热化学还原反应）作用的天然气中,多呈高CO₂、低H₂S和低CO₂、高H₂S两种分布模式,两种非烃气的相对含量受气藏流体-岩石相互作用体系的控制。在高含H₂S的气藏中,CO₂主要来源于烃类的氧化,并经流体-岩石交换作用,其δ¹³C值相对较负;而在CO₂异常丰富的天然气中,CO₂主要由碳酸盐岩的化学分解而来,δ¹³C较重。     

大杨树盆地原油显示及其地球化学特征

大杨树盆地位于内蒙古自治区东部的阿荣旗与鄂伦春自治旗境内，大地构造上属于内蒙一兴安岭褶皱系，兴安岭皱带的示部，为一北东东向长条状展布的中新生断陷盆地，面积为１５４６０km^2，沉积岩最大埋深为３２００m。