高过成熟有机质中键合态芳香烃组分研究及其石油地质意义

Marine source rocks occur extensively in the Sichuan Basin and the Tarim Basin, which are the oil and gas exploration hotspots. However, the petroleum geochemistry study is difficult in those areas, since most of source rocks are of high-over maturity. The aim of this study is to enhance the understanding of the genesis and thermal evolution mechanism of aromatic hydrocarbons in geologic samples at high-over maturity stage, especially to obtain the thermal retardation level of covalently bound aromatic hydrocarbons compare to free aromatic hydrocarbons. And then, some effective covalently bound aromatic hydrocarbons indexes will be selected to investigate the hydrocarbon source in the Sichuan Basin and the Tarim Basin. This study will provide theoretic basics and application example for the tracing study of hydrocarbon sources and the evaluation of hydrocarbon source rocks in high-over maturity areas. In this study, samples from geologic section and from artificial thermal simulation experiment were used to investigate the genesis and thermal evolution mechanism of aromatic hydrocarbons in geologic samples. GC, GCMS, IR-GCMS and hydropyrolysis technology were used to study the Quantitative, distribution and isotopic characteristics of aromatic hydrocarbons in source rocks. The changing trends with the increasing maturity were discussed to investigate the highest thermal evolution degree that covalently bound aromatic hydrocarbons are still available for the petroleum geochemistry study in high-over maturity areas.

我国目前的油气勘探热点地区如四川盆地及塔里木盆地广泛发育的海相烃源岩普遍热演化程度高，从而制约着油气地球化学研究工作的深入开展。本项目将增加人们对高演化条件下芳香烃组分的成因与热演化机制的了解，特别是键合态芳香烃组分较游离态组分受热成熟作用的滞后程度，并进一步将键合态芳香烃应用于高演化的四川盆地及塔里木盆地的油源研究中，进而为高演化地区的烃源岩评价及烃源示踪提供理论基础和应用实例。 本研究针对地质体中芳香烃组分的生成与热演化过程，通过地质自然演化剖面以及实验室人工热模拟实验，利用GC、GCMS、IR-GCMS以及催化加氢热解技术等手段，研究地质体中游离态和键合态芳香烃组分中化合物定量特征、分布及同位素特征随热演化程度增加的变化趋势，并确定键合态芳香烃组分在高演化地区油气地球化学研究中的成熟度适用范围。

我国目前的油气勘探热点地区如四川盆地及塔里木盆地广泛发育的海相烃源岩普遍热演化程度高，从而制约着油气地球化学研究工作的深入开展。本研究针对地质体中芳香烃组分的生成与热演化过程，通过地质自然演化剖面以及实验室人工热模拟实验，利用GC、GCMS、IR-GCMS以及催化加氢热解技术等多种技术手段，研究烃源岩中游离态和键合态芳香烃组分中化合物的含量、分布及同位素等特征随热演化程度增加的变化趋势，并确定键合态芳香烃组分在高演化地区石油地球化学研究中的成熟度适用范围。经过三年的研究工作，我们通过对大量的自然演化序列及人工熟化系列样品中的游离态及键合态芳香烃生物标志化合物的组成、含量及同位素特征的分析，查明了不同类型烃源岩中各类赋存状态的芳香烃的热演化规律，并提出了键合态芳香烃类标志物是否存在的几个原则。即只有既存在官能团，又存在原始芳环而不需要通过芳构化作用形成的芳香烃生物标志物才能存在键合态形式。我们的工作还证实了芳香甾烷不存在键合态形式，但苝存在键合态形式，且当热成熟度达到Easy Ro达1.8%时，键合态苝也将被热作用破坏而无法存在键合态形式。本项目的研究增加了人们对高演化条件下芳香烃组分的成因与热演化机制的了解，指出芳香甾烷类化合物不存在键合态形式，而苝存在键合态形式且可用于指示陆源高等植物有机质的输入。研究成果为高演化地区的烃源示踪提供理论基础和应用实例。