新聞動(dòng)態(tài)廣州地化所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心提出基于金剛烷的原油母質(zhì)類型及成熟度判識(shí)模型
金剛烷類化合物因其較強(qiáng)的抗生物降解和抗熱降解的能力，在油氣地球化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。前人提出多項(xiàng)各類指示原油來(lái)源和成熟度的金剛烷指標(biāo)，例如金剛烷絕對(duì)濃度、濃度比值和異構(gòu)化比值等，但其應(yīng)用并不如預(yù)期的普遍和有效。原因可能是：1)金剛烷指標(biāo)與熱成熟度之間缺乏統(tǒng)一的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；2)關(guān)于油氣來(lái)源對(duì)金剛烷類化合物組成和分布的影響的認(rèn)識(shí)有限；3)多種因素的疊加使得金剛烷數(shù)據(jù)解釋變得更為復(fù)雜。
天然樣品中金剛烷化合物種類多、單個(gè)化合物濃度變化大、影響因素復(fù)雜(如來(lái)源、熱演化程度和次生蝕變)。如何充分利用原油金剛烷數(shù)據(jù)，評(píng)估不同因素對(duì)這些數(shù)據(jù)的影響至今仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。近期，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心熊永強(qiáng)研究員課題組蔣文敏博士后和李蕓特任研究員，結(jié)合前期在金剛烷研究上取得的成果，利用多元統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)原油中金剛烷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，嘗試建立基于金剛烷的原油母質(zhì)類型和成熟度判識(shí)模型，并應(yīng)用于我國(guó)部分含油氣盆地的原油。
本次用于統(tǒng)計(jì)分析建模的金剛烷數(shù)據(jù)主要來(lái)自三種不同類型干酪根(I、II和III型)和一種原油的熱裂解模擬實(shí)驗(yàn)，主要影響因素考慮了母質(zhì)類型和熱成熟度，提取了包括金剛烷絕對(duì)濃度、濃度比值和異構(gòu)化比值在內(nèi)的50個(gè)金剛烷指標(biāo)。主成分分析(PCA)結(jié)果表明：主成分PC1反映原油成熟度，PC2反映原油母質(zhì)類型(圖1)。將PCA和判別分析(DA)結(jié)合，建立了金剛烷參數(shù)與原油母質(zhì)類型的關(guān)系模型(圖2)。利用該模型對(duì)我國(guó)部分含油氣盆地原油母質(zhì)類型的判識(shí)結(jié)果表明：準(zhǔn)噶爾盆地中部、塔中隆起、庫(kù)車坳陷和白云凹陷的原油分別來(lái)自I - II型、I型、II - III型和II型干酪根。將PCA和回歸分析(RA)結(jié)合，建立了金剛烷參數(shù)與熱成熟度之間的定量關(guān)系模型(圖3)。利用該模型對(duì)準(zhǔn)噶爾、塔里木等實(shí)際含油氣盆地原油成熟度的評(píng)價(jià)結(jié)果表明：準(zhǔn)噶爾盆地中部原油成熟度最低(EasyRo = 0.8% ~ 1.2%)，對(duì)應(yīng)生油窗階段；塔里木盆地塔中隆起原油成熟度介于1.8% ~ 2.1%EasyRo之間，對(duì)應(yīng)生油窗晚期；珠江口盆地白云凹陷原油(EasyRo = 1.4% ~ 1.9%)成熟度介于上述兩組之間；塔里木盆地庫(kù)車坳陷原油成熟度有分異，可能與庫(kù)車坳陷多期次排烴事件有關(guān)。基于以上兩類判識(shí)模型取得的認(rèn)識(shí)與前人基于其它地球化學(xué)指標(biāo)的研究結(jié)論一致，初步證實(shí)了這兩類模型的應(yīng)用前景和有效性。相對(duì)于個(gè)別單一的金剛烷指標(biāo)，基于大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析的評(píng)價(jià)模型更具普適性，同時(shí)該模型對(duì)高過(guò)成熟階段輕質(zhì)油/凝析油的來(lái)源與成熟度判識(shí)更具優(yōu)勢(shì)。本研究有望促進(jìn)金剛烷指標(biāo)在含油氣盆地更為廣泛、科學(xué)的應(yīng)用。
圖1 基于金剛烷指標(biāo)的PCA模型
Ax：?jiǎn)谓饎偦衔餄舛?；Dx：雙金剛化合物濃度；CRx：金剛烷濃度比值；IRx：金剛烷異構(gòu)化比值。
圖2 基于金剛烷指標(biāo)的PCA-DA原油母質(zhì)類型判識(shí)模型
圖3 基于金剛烷指標(biāo)的PCA-RA原油成熟度預(yù)測(cè)模型
相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國(guó)際期刊《Organic Geochemistry》上。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金(41902129, 41773034)、廣東省杰出青年基金(2018B030306006)、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2018386)等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
論文信息：Jiang Wenmin, Li Yun, Fang Chenchen, Yuzhiqiang, Xiong Yongqiang. Diamondoids in petroleum: Their potential as source and maturity indicators. Organic Geochemistry 2021, 160: 104298.
