廣州地化所利用金剛烷指標(biāo)揭示原油次生改造作用
原油的次生改造作用在油氣藏中普遍存在。次生改造作用往往會改變原油的物理和化學(xué)性質(zhì)，使原油的油源對比與成因研究復(fù)雜化。準(zhǔn)噶爾盆地是我國西北部重要的含油氣疊合盆地，前期研究發(fā)現(xiàn)該盆地油氣藏存在多種原油次生改造作用，例如生物降解作用、水洗作用、氣洗作用、混合作用等，這些作用對原油中的常規(guī)生物標(biāo)志物參數(shù)具有不同程度的影響，進(jìn)而制約了這些參數(shù)的應(yīng)用。金剛烷類化合物在原油中廣泛存在并在油氣地球化學(xué)領(lǐng)域得到了較好應(yīng)用，其物理化學(xué)性質(zhì)相對常規(guī)生物標(biāo)志物更為穩(wěn)定，因此金剛烷參數(shù)受次生改造作用的影響可能有別于常規(guī)生標(biāo)，影響程度也有待評估。
在前期對準(zhǔn)噶爾盆地原油中金剛烷研究的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室油氣地球化學(xué)學(xué)科組蔣文敏博士后、李蕓副研究員和熊永強(qiáng)研究員針對原油中金剛烷存在的一些異常現(xiàn)象，結(jié)合其它常規(guī)生物標(biāo)志物參數(shù)，鑒別出多種次生改造作用并評估了它們對金剛烷指標(biāo)的影響。通過本研究發(fā)現(xiàn)：（1）輕微到中等程度（PM1~4）的生物降解作用能提高原油中金剛烷濃度，且初始金剛烷濃度越高，這種變化趨勢越明顯（圖1）。但是金剛烷濃度比值指標(biāo)和異構(gòu)化比值指標(biāo)僅在生物降解作用非常嚴(yán)重（PM>5）的情況下才受影響。（2）水洗作用能夠造成原油中輕烴組分（包括低碳數(shù)飽和烴和輕芳烴）的明顯減少（圖2），但是金剛烷化合物不易溶于水，從而造成了原油中金剛烷濃度的相對升高，但是金剛烷濃度比值指標(biāo)和異構(gòu)化比值指標(biāo)僅在受到嚴(yán)重水洗作用時(shí)才發(fā)生改變。（3）氣洗作用不僅會造成原油中金剛烷總濃度的變化，還會改變不同類型金剛烷的相對含量（例如A、1-MA和1,3-DMA的相對含量發(fā)生明顯變化，圖3），進(jìn)而影響某些金剛烷濃度比值指標(biāo)（例如MAs/A和DMAs/A）和異構(gòu)化比值指標(biāo)（例如MAI、DMAI-1和DMAI-2）。（4）原油中金剛烷濃度與成熟度通常存在正相關(guān)關(guān)系，對于偏移這種趨勢的原油意味著受到了某種次生作用改造，在排除生物降解、水洗等其它次生作用之后，通常認(rèn)為是不同成熟度的原油混合造成的（圖4）。
綜上研究表明，金剛烷指標(biāo)為原油次生改造作用的判識提供了新的視角，是對常規(guī)生標(biāo)參數(shù)應(yīng)用的重要補(bǔ)充。
圖1 原油中金剛烷濃度與生物降解等級/ API密度的關(guān)系
圖2 原油中飽和烴和芳烴色譜圖隨著水洗作用的變化情況
圖3 原油中不同類型金剛烷相對含量受氣洗作用的變化情況
1: A; 2: 1-MA; 3: 1,3-DMA; 4:1,3,5-TMA; 5: 2-MA; 6: 1,4-DMA(cis); 7: 1,4-DMA(trans); 8: 1,3,6-TMA; 9: 1,2-DMA; 10: 1,3,4-TMA(cis); 11: 1,3,4-TMA(trans); 12: 1-EA; 13:2,6 + 2,4-DMA; 14: 1,2,3-TMA; 15: 2-EA.
圖4 利用原油中金剛烷濃度與成熟度指標(biāo)（API密度和T/（T+P））圖版判斷混源油
該項(xiàng)成果近期發(fā)表在石油地質(zhì)領(lǐng)域重要期刊《Marine and Petroleum Geology》上。該項(xiàng)研究獲得了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、中科院青促會和有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題等聯(lián)合資助。
論文信息：Wenming Jiang, Yun Li, Yongqiang Xiong. Reservoir alteration of crude oils in the Junggar Basin, northwest China: Insights from diamondoid indices. MARINE AND PETROLEUM GEOLOGY, 2020, 119. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2020.104451
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264817220302348
