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原油成熟度FTIR光谱表征与盐度调控机制
1
作者
张韩静
王飞
+9 位作者
王涛
李敬松
李振
王娟
王金伟
郝鹏灵
李素梅
田苗
张宇
刘欢
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第11期3139-3144,共6页
为实现原油成熟度快速评价技术突破,创新性构建基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)的原油成熟度判别模型。以济阳坳陷东营凹陷沙河街组三段、四段(Es_(3)、Es_(4))烃源岩层系原油为研究对象,通过系统分析甾烷(C_(29)αββ/(ααα+αββ)、...
为实现原油成熟度快速评价技术突破,创新性构建基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)的原油成熟度判别模型。以济阳坳陷东营凹陷沙河街组三段、四段(Es_(3)、Es_(4))烃源岩层系原油为研究对象,通过系统分析甾烷(C_(29)αββ/(ααα+αββ)、C_(29)20S/(20S+20R))和萜烷(Ts/(Ts+Tm))等生物标志物的成熟度参数,建立红外光谱特征与原油热演化程度的内在关联。通过基线校正、高斯-洛伦兹混合模型(Voigt函数)解卷积技术解析红外光谱特征,首次揭示脂肪烃振动区(2800~3000 cm^(-1))特征峰面积比(A∑CH_(2)/A∑CH_(3))与成熟度的关系:该比值从低熟阶段(C_(29)αββ/(ααα+αββ)=0.30)的4.33递减至高熟阶段(C_(29)αββ/(ααα+αββ)=0.60)的1.03。结合分子动力学分析发现,长链烷烃的β断裂作用是导致—CH_(2)—基团相对丰度随成熟度增加而降低的主要机制,其中低熟油中长链烷烃结构保存完整,而成熟油因热裂解作用产生显著的链烷烃短链化。在相同成熟度条件下,高盐环境(伽马蜡烷/C_(30)藿烷=0.81)原油的A∑CH_(2)/A∑CH_(3)值较淡水环境显著提升23.5%。分子模拟表明,盐度通过抑制硫化物裂解反应,有效延缓长链烷烃中—CH_(2)—基团的衰减过程,这为古盐度对有机质演化路径的影响提供了新的实验证据。相较于传统气相色谱-质谱(GC-MS)技术,本方法实现三大技术革新:(1)无损检测特性,仅需微量样品(<50μL)即可完成分析,避免复杂前处理导致的样品损耗;(2)分析效率跃升,单样检测时间压缩至5 min内;(3)原位适用性突破,可直接应用于页岩油、致密油等非常规储层的原位成熟度评价,成功克服常规方法对可动烃含量的依赖。该研究成果为油气成藏动态分析提供分子尺度工具,并为页岩油等非常规资源评价开辟新技术路径,兼具理论创新与工程应用价值。
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关键词
傅里叶红外光谱
成熟度
甲基与亚甲基基团
生物标志化合物
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职称材料
题名
原油成熟度FTIR光谱表征与盐度调控机制
1
作者
张韩静
王飞
王涛
李敬松
李振
王娟
王金伟
郝鹏灵
李素梅
田苗
张宇
刘欢
机构
中海油田服务股份有限公司油田生产事业部
中国石油大学(北京)地球科学学院
出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第11期3139-3144,共6页
基金
国家自然科学基金项目(42073064,41473047)资助。
文摘
为实现原油成熟度快速评价技术突破,创新性构建基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)的原油成熟度判别模型。以济阳坳陷东营凹陷沙河街组三段、四段(Es_(3)、Es_(4))烃源岩层系原油为研究对象,通过系统分析甾烷(C_(29)αββ/(ααα+αββ)、C_(29)20S/(20S+20R))和萜烷(Ts/(Ts+Tm))等生物标志物的成熟度参数,建立红外光谱特征与原油热演化程度的内在关联。通过基线校正、高斯-洛伦兹混合模型(Voigt函数)解卷积技术解析红外光谱特征,首次揭示脂肪烃振动区(2800~3000 cm^(-1))特征峰面积比(A∑CH_(2)/A∑CH_(3))与成熟度的关系:该比值从低熟阶段(C_(29)αββ/(ααα+αββ)=0.30)的4.33递减至高熟阶段(C_(29)αββ/(ααα+αββ)=0.60)的1.03。结合分子动力学分析发现,长链烷烃的β断裂作用是导致—CH_(2)—基团相对丰度随成熟度增加而降低的主要机制,其中低熟油中长链烷烃结构保存完整,而成熟油因热裂解作用产生显著的链烷烃短链化。在相同成熟度条件下,高盐环境(伽马蜡烷/C_(30)藿烷=0.81)原油的A∑CH_(2)/A∑CH_(3)值较淡水环境显著提升23.5%。分子模拟表明,盐度通过抑制硫化物裂解反应,有效延缓长链烷烃中—CH_(2)—基团的衰减过程,这为古盐度对有机质演化路径的影响提供了新的实验证据。相较于传统气相色谱-质谱(GC-MS)技术,本方法实现三大技术革新:(1)无损检测特性,仅需微量样品(<50μL)即可完成分析,避免复杂前处理导致的样品损耗;(2)分析效率跃升,单样检测时间压缩至5 min内;(3)原位适用性突破,可直接应用于页岩油、致密油等非常规储层的原位成熟度评价,成功克服常规方法对可动烃含量的依赖。该研究成果为油气成藏动态分析提供分子尺度工具,并为页岩油等非常规资源评价开辟新技术路径,兼具理论创新与工程应用价值。
关键词
傅里叶红外光谱
成熟度
甲基与亚甲基基团
生物标志化合物
Keywords
Fourier transform infrared spectroscopy
Maturity
Methyl(—CH_(3))and methylene(—CH_(2)—)groups
Biomarker compounds
分类号
O657.3 [理学—分析化学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
原油成熟度FTIR光谱表征与盐度调控机制
张韩静
王飞
王涛
李敬松
李振
王娟
王金伟
郝鹏灵
李素梅
田苗
张宇
刘欢
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025
0
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