运用全二维气相色谱－飞行时间质谱研究稠油组成和生物降解作用

依据质谱图、一维和二维保留指数以及标样共注，创建全二维气相色谱-飞行时间质谱分析原油的定性用质谱数据库和地球化学应用软件；剖析不同沉积环境（海相和陆相、咸水和淡水）、不同时代（寒武纪至第三纪）、不同降解程度（1级－10级）稠油的组成，探究未分辨的复杂混合物（UCM）以及其它典型化合物的结构和成因，为严重降解油的油－源对比提供可靠的分子标志物证据，发展和完善评价原油生物降解梯度的统一标尺，并计算不同降解阶段原油的损失量。寻找喜氧细菌和厌氧细菌作用下降解油组成和性质的差别，研究油藏中生物降解作用发生的条件和途径，深化对原油生物降解作用机制的认识，为钻前科学预测储层原油性质提供依据。

生物降解作用导致烃类组分损失和破坏，会极大地改变原油的组成和性质，并形成稠油甚至特、超稠油，增加了开采和炼制的成本。本研究运用气相色谱-质谱和全二维气相色谱-飞行时间质谱对稠油组成进行了全面的分析，对生物降解作用的机理进行了探索和研究。结果表明，不同沉积环境（海相和陆相、咸水和淡水）、不同时代（寒武纪至第三纪）、不同降解程度（轻度－严重）稠油未分辨的复杂混合物（UCM）包括链烷烃、环烷烃和单环芳烃等几类化合物，但在不同类型原油中其组成存在很大差异。考虑到严重降解油中烃类组分含量已经很低，我们还运用Hypy热解技术提取和分析了沥青质键合分子标志物的信息，发现其组成和分布与游离烃存在很大的不同。一方面，游离烃中的一些生物标志物在沥青质中没有出现，另一方面，沥青质键合分子标志物的热演化程度远低于游离烃。而且，沥青质键合的正构烷烃十分完整，这表明沥青质在生物降解过程中较为稳定。在研究中还发现，25-降藿烷与C30藿烷之间并不存在此消彼长的关系，这意味着藿烷降解并不总是形成25-降藿烷，甚至于说大部分藿烷被降解后并没有形成25-降藿烷，而可能是侧链或环的断裂。通过对稠油组成的全面剖析，深入理解和认识油藏中生物降解作用发生的条件、途径、程度和机制，对于钻前科学预测原油性质，提高勘探开发效益均具有理论意义和应用价值。