广州地化所发现有机质类型会影响金刚烷类化合物形成和演化

 

  金刚烷类化合物(diamondoids)是一类饱和的、具似钻石结构的多环烃类化合物,具有较强抗热降解和生物降解的能力,在高过成熟油气中含量丰富。因此,基于该类化合物的各类指标被提出并广泛应用于油气地化领域,尤其是在高过成熟烃源岩和原油的研究中,传统的生物标志化合物指标已基本失效或含量太低无法检测,此时基于金刚烷类化合物的指标显得尤为重要。然而现有的金刚烷指标在实际油藏中的应用效果并不如人们所期望的,远没有发挥出它应有的作用。其原因之一是我们对金刚烷类化合物指标的影响因素研究不够,阻碍了该类指标的实际应用。近期,广州地化所蒋文敏博士、李芸副研究员等人针对不同类型干酪根开展了生烃动力学模拟实验,对干酪根热演化过程中金刚烷类化合物产率及金刚烷指标的演化特征进行了研究,以此来揭示有机质类型对金刚烷类化合物形成和演化的影响。 

  通过本研究,取得了以下几点认识:(1)三种不同类型干酪根热演化过程中金刚烷类化合物整体演化趋势相同,即主要形成于生油和生湿气阶段(单金刚烷系类:0.6% ~ 2.1%EasyRo;双金刚烷系列:1.0% ~ 2.3%EasyRo),而在热演化进入生干气阶段时遭热裂解破坏(单金刚烷系类:EasyRo >2.1%;双金刚烷系列:EasyRo >2.3%EasyRo)(图1)。(2不同类型干酪根产金刚烷能力有差别(III型干酪根产金刚烷能力最低,其金刚烷产率与I型和IIA型相比,相差约5倍);IIIA型干酪根中金刚烷主要来自于沥青的二次裂解,而由于III型干酪根高碳数烃类产率低,其中金刚烷主要来自干酪根的初次裂解。(3)金刚烷浓度比值指标在1.0 ~ 1.5%EasyRo范围内随成熟度升高而增大,虽然可以指示成熟度相对高低,但是受有机质类型影响明显(图2);金刚烷异构化比值指标在相对较高的成熟阶段(EasyRo >1.3%)与热演化程度呈正相关关系,且受有机质类型影响不大,是比较理想的成熟度指标(图3)。(4)三种不同类型未熟烃源岩抽提物中金刚烷浓度比值指标和异构化比值指标存在差异,显示了未熟烃源岩中金刚烷类化合物含量和组成在区分母源类型方面的潜力。 

1 不同类型干酪根热演化过程中金刚烷类化合物产率

2金刚烷浓度比值指标随热演化程度(EasyRo%)的变化情况

3 金刚烷异构化比值指标随热演化程度(EasyRo%)的变化情况 

    

  该项成果得到国家自然科学基金及有机地球化学国家重点实验室自主课题资助。论文近期发表在国际期刊《Marine and Petroleum Geology》上。论文信息:Wenming Jiang, Yun Li, Yongqiang Xiong, The effect of organic matter type on formation and evolution of diamondoids. Marine and Petroleum Geology, 2018, 89: 714-720. 

    

    

    

(有机地球化学国家重点实验室 & 所综合办公室 供稿) 

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中国科学院广州地球化学研究所

中国科学院广州地球化学研究所的研究方向主要为有机地球化学、同位素年代学和地球化学、边缘海地质学、极端环境地质地球化学和成矿动力学,科技创新目标主要集中在海陆岩石圈演化与矿产资源和区域环境与可持续发展两大领域。

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