石油中含氮组分氮同位素组成特征及其地质意义

Except for major elements (carbon and hydrogen), nitrogen is one of the important heteroatoms(N, S, O) in crude oil.The nitrogen content of crude oil is almost between 0.1%～2%. Due to lower content and compexity analysis process of preparation of isotope samples, only seldom study is concentrated on nitrogen isotope composition in crude oils. However, based on these limited data, it still can be indcate that there occurs a clear correlation between the nitrogen isotope composition in crude oils and depositional environment；microbial activity can intensely change the nitrogen isotope composition；the isotope composition varys with nitrogenous constituents。But there only have little research about the nitrogen isotope composition and fundamental control factors in crude oils, especially for different nitrogenous constituents. In order to systematicly understand the pattern of nitrogen isotope composition in crude oils and clarify the main control factors, this topic intends to study the nitrogen isotope composition in crude oils and different nitrogenous constituents(the basic fractions(pyridine-type N)、the neutral fractions（pyrrole-type N）and high polarity fractions)。If systematic study could be carried out in this field,first it wiilextend the the research areas of nitrogen isotope geochemisty could,second it could provide a new and detail geochemical indicator and method to evaluate the source of oil/gas and oil-suorce rock correlation and for researching the course of hydrocarbon accumulation.

氮是原油中除碳、氢（C、H）两个主要元素以外的重要杂原子（N、S、O）之一，原油中氮的含量一般为0.1%～2%。对原油而言，由于氮的含量相对较低、且氮同位素分析制备过程较为复杂，因此，原油中氮同位素组成的研究非常薄弱。目前非常有限的研究成果表明原油的氮同位素组成与沉积环境具有明显的相关性；海相原油氮同位素组成明显偏轻，淡水和咸水湖泊环境明显偏重；原油中不同的含氮组分的氮同位素组成具有明显的差异。而对原油、特别是原油中不同含氮组分的氮同位素组成的分布特征、主控制因素等了解甚少。为了较系统了解原油氮同位素分布特征，明晰其主控制因素，阐明其地质意义。本课题拟研究原油及原油中不同含氮组分[碱性（吡啶类）、中性（吡咯类）、高极性含氮组分]的氮同位素组成。开展该领域的研究，一方面从学科层面上可以拓展氮同位素研究的领域，另一方面可为判识原油油气来源、进行油-源精细对比和油气成藏分析提供新的地化参数。

氮是原油中除碳、氢（C、H）两个主要元素以外的重要杂原子（N、S、O）之一，原油中氮的含量一般为0.1%～2%。对原油而言，由于氮的含量相对较低、且氮同位素分析制备过程较为复杂，因此，原油中氮同位素组成的研究非常薄弱。目前非常有限的研究成果表明原油的氮同位素组成与沉积环境具有明显的相关性；海相原油氮同位素组成明显偏轻，淡水和咸水湖泊环境明显偏重；原油中不同的含氮组分的氮同位素组成具有明显的差异。而对原油、特别是原油中不同含氮组分的氮同位素组成的分布特征、主控制因素等了解甚少。为了较系统了解原油氮同位素分布特征，明晰其主控制因素，阐明其地质意义。本课题拟研究原油及原油中不同含氮组分[碱性（吡啶类）、中性（吡咯类）、高极性含氮组分]的氮同位素组成。开展该领域的研究，一方面从学科层面上可以拓展氮同位素研究的领域，另一方面可为判识原油油气来源、进行油-源精细对比和油气成藏分析提供新的地化参数。通过对我国主要含油气盆地原油的及烃源岩的氮同位素研究表明：1)海相沉积环境烃源岩与原油氮同位素明显轻于陆相沉积环境烃源岩；陆相沉积环境中全岩、干酪根与原油氮同位素组成特征受沉积环境的盐度及氧化还原程度的影响，其中半咸水还原环境样品氮同位素值高于咸水沉积环境与淡水沉积环境样品氮同位素值；2) 陆相与海相沉积环境原油中都具有碱性组分氮同位素组成明显轻于非碱性氮组分。原因是两种氮组分的形成机制不同，碱性氮形成于成岩作用早期，氮同位素组成受原始母质影响较大，而非碱性氮主要是在热演化过程中富集，因此相应氮同位组成更重；3)烃源岩的可溶有机质的氮、碳同位素与干酪根的相似，可溶有机质样品氮同位素比相应的干酪根氮同位素值偏轻1‰～2‰，造成干酪根样品氮、碳同位素高于可溶有机质样品的原因是，由于同位素热力学性质所致，重同位素间形成的化学键要比轻同位素间的更稳定，在有机质成熟过程中，相对轻的14N和12C有机组分优先从干酪根中降解形成可溶有机质，残余干酪根富集相对重的15N和13C同位素，最终导致可溶有机质中氮、碳同位素值比干酪根中氮、碳同位素值偏轻；4)利用烃源岩、原油的氮同位素组成特征可有效地进行油气来源、成因识别和油气成藏特征研究，特别是对复杂地质背景下油气来源、成因识别具有独到的作用。