生物降解作用对原油中金刚烷类化合物组成的影响

Biodegradation is ubiquitous in nature. According to its important influence on the quality and value of oil, research on oil biodegradation and biodegradation scale is a major issue in the petroleum industry. However, diamondoid study on this issue has not been carried out widely. Although, diamondoids have been widely used in oil maturity ascertain, oil cracking extent and secondary change assessment, and oil spill source identification in accident. There are many deficiencies on quantitative research about the effect of biodegradation on composition of diamondoids. Both of them restrict the geological application of diamondoids. Thus, in this study, we plan to work on the quantitative analysis and comparison of evolution characteristics of diamondoids in aerobic and anaerobic biodegradation by simulation experiments, try to establish new diamondoid parameters on biodegradation evaluation and verify their applicability in the actual geological conditions, simultaneously verify the applicability of existing diamondoid parameters during oil biodegradation. The purpose of this work is to provide a new method for quantitative analysis and evaluation of biodegradation, and scientific basis and guidance for wider use of diamondoids.

自然界中原油的生物降解作用普遍存在。由于其对原油品质和价值的重要影响，有关原油生物降解过程和降解程度的研究已经成为石油工业中的一项重要内容。然而，利用金刚烷类化合物对这一内容进行的研究工作尚未得到广泛开展。另外，虽然金刚烷类化合物已广泛应用于原油的热成熟度判定、裂解程度、次生改造评价以及溢油事故中溢油源的鉴定，但迄今为止关于生物降解作用对金刚烷类化合物影响的定量研究尚存在较多不足。上述这些都严重制约了金刚烷类化合物在生物降解油中的实际应用。因此，本研究拟利用人工模拟原油的有氧和厌氧生物降解，对金刚烷类化合物在不同生物降解过程中的演化特征进行定量表征和对比分析，尝试建立新的金刚烷生物降解评价参数，并验证其在实际应用中的适用性，同时验证已有金刚烷参数在此过程中的适用性。研究结果可为原油生物降解过程的定量分析与评价提供新思路，同时也为金刚烷类化合物更广泛地应用提供科学的依据和指导。

生物降解作用是含油气盆地中原油的重要改造过程，影响着原油的物理化学性质，对勘探生产具有重要意义。金刚烷类化合物，作为一类结构相对稳定的化合物，在漫长的地质作用中得以富集和保存，并携带了大量的地质演化信息，在油气地球化学领域具有广泛的应用，而生物降解作用对它们的影响尚不明确。基于此，本项目在实验室条件下分别进行了70天的好氧和厌氧生物降解模拟实验，并对降解产物中的金刚烷类化合物进行定量分析检测。检测结果表明，金刚烷类化合物在好氧生物降解作用下发生了降解，并优先降解双金刚烷类化合物和较高碳数的单金刚烷类化合物，但第21天之后，金刚烷类化合物的降解速率趋于稳定。整个过程中，金刚烷成熟度参数并未发生明显的变化，说明好氧生物降解作用对金刚烷类化合物无显著影响。而厌氧生物降解模拟实验结果显示，70天的时候并不足以使金刚烷类化合物发生降解，该部分内容的探索需要更长时间的模拟实验。在实际生物降解油样的应用中，考虑了生物降解作用、有机质来源、TSR作用对金刚烷成熟度参数的影响，其中生物降解作用和有机质来源因素对金刚烷成熟度参数的影响目前来看并不显著，而样品并未经历过TSR作用，因此利用金刚烷参数对大宛齐地区油样进行成熟度评价，计算得到这些油样的成熟度范围在1.81-1.93%EasyRo，具有一定的可靠性。该研究拓宽了金刚烷成熟度参数的实际应用范围，为其在勘探生产中的应用提供了实验室理论依据。