塔里木盆地志留系沥青砂中不溶固态有机质的组成、结构与成因研究

固体沥青的成因研究对油气的勘探与生产都具有极其重要的意义。不溶固态有机质是固体沥青的重要组成部分，与可溶组分相比，对其化学结构的了解不多。不溶固态有机质的组成与分子结构能够为研究固体沥青的成因等科学问题提供直接的证据，也是当前技术发展的重要趋势之一。申请人计划以塔里木盆地广泛分布的志留系沥青砂作为研究对象，利用谱学与化学降解等方法对沥青砂中的不溶固态有机质进行分子结构的细致研究，并结合有机质组成与热模拟实验等方法来讨论较低热演化阶段中固态有机质的成因等科学问题。本项研究有望建立针对生物降解型固态有机质进行结构表征的热-化学降解方法，由此对这类有机质的分子结构特征获得新认识，从而限定在较低的热演化阶段中生物降解烃类聚合成固态有机质的物理-化学过程。申请人具有良好的工作基础，预期成果能够为认识沥青砂的成藏与改造过程以及储层物性评价等提供重要的参考依据，具有前瞻性和技术性的意义。

不溶固态有机质是固体沥青的重要组成部分，其组成能够为研究固体沥青的成因提供直接的证据，也是当前技术发展的重要趋势之一。本次工作在详细调研已有研究进展的基础上，选择总体演化程度较低的志留系沥青砂作为研究对象，重点关注储层沥青向固体沥青转化过程中形成的不溶固态有机质的组成和成因。.项目执行期间，主要开展了四个方面的工作：1）采用岩石热解、组分分离与定量、碳同位素组成测定等手段获得了其总体地球化学特征；2）针对沥青砂所具有的生物降解、氧化的成因特点，采用储层沥青质为对象，开展了封闭体系快速热解条件与高温热化学降解方法的研究；3）采用核磁共振、红外光谱与光电子能谱等方法结合两阶段热化学降解与瞬间热解法对分离出的不溶固态有机质进行了结构表征；4）综合储层不溶固态有机质地球化学与组成特征以及工作区内典型原油的同位素组成对其成因进行了探讨。.本次工作主要取得了三个方面的进展和认识：第一、确定了封闭体系高温快速裂解方法的时间范围，有效降低了二次反应并获得了与开放体系瞬间热解类似的产物特征，由此建立了封闭体系高温热化学降解方法。第二、初步阐明了较低演化阶段中形成的不溶固态有机质的组成特征。不溶固态有机质在储层总有机质中的含量总体低于20%，H/C原子比在0.8～1.2之间，碳同位素组成在-33～-30‰之间，含量、碳同位素组成与可溶有机质存在明显的正相关关系。这类有机质总体上以脂碳类结构为主，芳碳率约为0.4。不溶固态有机质中含有丰富的烷基侧链/烷基桥，还含有较为丰富的烷基酚类结构，主要以碳-碳键连接到芳环体系；脂肪酸类结构也较为丰富，以酯键连接到芳环体系。第三、初步明确了不溶固态有机质的成因特征。不溶固态有机质与可溶有机质具有相同的母源，从碳同位素组成、与储层沥青质热解产物的一致性、丰富的1,2,3,4-四甲基苯得到充分的证明。岩石热解、H/C比值、芳碳率、以正构1-烯/烷烃为主的热解产物都表明这些不溶固态有机主要形成于生油阶段后期到凝析油阶段早期。沥青质、非烃是主要的物质来源，部分芳烃也有一定贡献。这类固态有机质主要是埋藏过程中储层沥青受到热作用发生固化和交联反应形成的有机大分子。