田彦宽等-OG: 原油沥青质中键合态杂原子化合物的分子组成

田彦宽 高级工程师

油沥青质是原油中富含杂原子化合物的极性组分,主要来源于干酪根的早期热降解,具有与干酪根类似的分子结构。由于受到大分子结构的保护,键合于沥青质网络结构中的分子化合物在原油生物降解、热演化等地质作用过程中受到的影响较小,富含有丰富的地质、地球化学信息。原油沥青质中的键合态分子化合物可通过不同的热解、化学降解等技术释放,其中的烃类组分(饱和烃和芳烃)已被充分的研究和广泛应用,但是很少关注其中含杂原子的难挥发化合物的特征及意义。这类化合物是原油沥青质键合态物质的重要组分,研究其组成与分布能可以更全面地了解沥青质分子组成及其演化特征,为高成熟地区油气源对比及烃源岩形成环境的研究提供更多的信息。
近期,中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室田彦宽工程师采用催化加氢热解(HyPy)技术获取我国塔里木盆地两类典型海相原油沥青质中键合态组分,利用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)表征了其中含氧、氮、硫的杂原子化合物,并与原油中的杂原子化合物进行系统对比分析。研究发现:原油及其沥青质键合态组分中杂原子化合物分布与组成主要受控于其烃源岩类型;次生蚀变作用可以影响原油中杂原子化合物的分布与组成,但对其对其沥青质中键合态的杂原子化合物影响较小(图1)。上述结果表明原油沥青质中键合态的杂原子化合物可以保留其干酪根起源的原始信息,它们分布与组成特征可为原油母源研究提供更为全面和有用的地球化学信息,未来可以广泛应用于高成熟地区油气源对比及烃源岩形成环境的判识,而将其与原油进行对比分析也可以应用于油气成藏和次生蚀变的研究。
该研究成果近期发表于国际期刊Organic Geochemistry上,研究得到国家自然科学基金(41973067)和有机地球化学国家重点实验室基金(SKLOG2020–1和–2)资助。
论文信息:Tian, Y., Jiang, B., Chen, J., Zhan, Z.-W., Yang, C., Zou, Y.-R., Peng, P.A., 2022. Characterisation of heteroatomic compounds in catalytic hydropyrolysates released from marine crude oil asphaltenes by ESI FT-ICR MS. Organic Geochemistry, 104391. doi.org/10.1016/j.orggeochem.2022.104391

图1:塔里木盆里两类典型海相原油(左)及其沥青质键合态组分(右)中杂原子化合物的组成分布图(负离子ESI,FT-ICR MS)