發(fā)布時間：2017-12-30 22:37

  本文關(guān)鍵詞：大分子結(jié)構(gòu)和氫同位素分析的熱解方法及其在塔里木盆地油氣成因中的應(yīng)用研究　出處：《中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 塔里木盆地 瀝青質(zhì) 固體瀝青 熱解 碳-氫同位素

【摘要】：受多套烴源巖發(fā)育、多期次生烴和構(gòu)造活動的影響,塔里木盆地海相原油的成因一直是國內(nèi)地質(zhì)-地球化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。已有研究主要依據(jù)可溶低分子部分的同位素和生物標(biāo)志化合物組成,但低分子的地球化學(xué)特征受原油物性以及二次過程的影響大,需要針對高分子有機(jī)質(zhì)建立新的方法并開展相關(guān)的應(yīng)用研究,以深化對塔里木盆地海相原油的成因認(rèn)識。針對這些問題,本論文建立了用于瀝青質(zhì)鍵合態(tài)正構(gòu)烷烴氫同位素組成測定的熱解方法,優(yōu)化了地質(zhì)大分子組成研究的兩階段熱化學(xué)降解條件,以此為基礎(chǔ)開展了原油飽和烴與瀝青質(zhì)中正構(gòu)烷烴氫同位素組成的對比分析并重點(diǎn)研究了塔里木盆地志留系瀝青砂巖中固體瀝青的地球化學(xué)特征。通過這些工作主要取得了以下結(jié)論和認(rèn)識:(1)建立了用于瀝青質(zhì)中正構(gòu)烷烴氫同位素測定的熱解方法:首先,采用混合溶劑熱萃取和氫氟酸溶解-溶劑萃取兩種方式洗脫5?分子篩吸附的不同類型樣品的正構(gòu)烷烴,證明混合溶劑熱萃取方式簡便、快速,可以用于分離、純化正構(gòu)烷烴進(jìn)行氫同位素測定。其次,利用低溫封閉體系研究了熱解溫度對瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物中正構(gòu)烷烴氫同位素組成的影響,確定了合適的熱解溫度。最后對不同來源的原油瀝青質(zhì)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明鍵合態(tài)正構(gòu)烷烴的氫同位素組成差異顯著,可以用來進(jìn)行油源特征和油-油對比研究。(2)優(yōu)化了地質(zhì)大分子的兩階段離線熱化學(xué)降解方法:首先,以瀝青質(zhì)為實(shí)驗(yàn)對象,建立了用于研究地質(zhì)大分子組成的封閉體系高溫快速熱解方法。在此基礎(chǔ)上,對不同類型的干酪根和瀝青質(zhì)開展了高溫瞬間熱解、離線熱化學(xué)降解和兩階段熱化學(xué)降解分析,證明本次工作建立的兩階段離線熱化學(xué)降解方法能夠區(qū)分吸附-包裹態(tài)和鍵合態(tài)分子的組成差異,并且可以指示不同類型地質(zhì)大分子組成的差異。(3)塔里木盆地多數(shù)海相原油與儲層瀝青質(zhì)中正構(gòu)烷烴的氫同位素組成變化較小,幾乎不受生物降解作用的影響,指示了早期充注原油的同位素特征。塔東2井原油瀝青質(zhì)中正構(gòu)烷烴具有顯著偏輕的氫同位素組成和較重的碳同位素組成,與原油低分子可溶部分的同位素組成差異明顯,指示其與盆地多數(shù)海相原油具有不同的母源。(4)綜合利用元素分析、譜學(xué)分析(核磁共振、紅外光譜、X射線光電子能譜)、高溫瞬間熱解和兩階段離線熱化學(xué)降解方法對塔里木盆地志留系瀝青砂巖中的不溶固態(tài)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示生物降解型和熱蝕變型兩類固態(tài)有機(jī)質(zhì)具有不同的芳碳率且結(jié)合到縮合芳環(huán)體系上的結(jié)構(gòu)單元明顯不同,瀝青質(zhì)是不溶固態(tài)有機(jī)質(zhì)的主要物質(zhì)來源,非烴和部分芳烴也有一定的貢獻(xiàn),可溶低分子和不溶固態(tài)有機(jī)質(zhì)同位素組成的相關(guān)性反映了多期次充注和生物降解改造的共同貢獻(xiàn)。
[Abstract]:It is affected by the development of multiple source rocks, multi-stage secondary hydrocarbon generation and tectonic activity. The origin of marine crude oil in Tarim Basin has been a hot and difficult point in the field of geology and geochemistry in China. However, the geochemical characteristics of low molecular weight are greatly affected by the physical properties and secondary processes of crude oil, so it is necessary to establish a new method for polymer organic matter and to carry out related application research. In order to deepen the understanding of the origin of marine crude oil in Tarim Basin, a pyrolysis method for the determination of hydrogen isotopic composition of asphaltene bonded normal alkanes has been established in this paper. The two-stage thermochemical degradation conditions for the study of the composition of geological macromolecules were optimized. Based on this, a comparative analysis of the hydrogen isotopic compositions of normal alkanes between saturated oil and asphaltene has been carried out and the geochemical characteristics of solid asphalt in Silurian bituminous sandstone in Tarim Basin have been studied. The main conclusions and understandings are as follows:. (. 1) the pyrolysis method for the determination of hydrogen isotopes of n-alkanes in asphaltenes was established. Mixed solvothermal extraction and hydrofluoric acid dissolution-solvent extraction were used to elucidate 5? It is proved that the mixed solvothermal extraction method is simple and rapid, and can be used for the separation and purification of n-alkanes for the determination of hydrogen isotopes. The effect of pyrolysis temperature on the hydrogen isotopic composition of n-alkane in pyrolysis products of asphaltene was studied by using low temperature sealing system, and the suitable pyrolysis temperature was determined. Finally, the asphaltene from different sources was analyzed. The results show that the hydrogen isotopic compositions of bonded n-alkanes differ significantly and can be used to study the oil source characteristics and oil-oil correlation. 2) the two-stage off-line thermochemical degradation method of geological macromolecules is optimized: firstly. Taking asphaltene as the experimental object, a fast pyrolysis method for studying the composition of geological macromolecules at high temperature was established. On this basis, the pyrolysis of different types of kerogen and asphaltene was carried out. The analysis of off-line thermochemical degradation and two-stage thermochemical degradation shows that the two-stage off-line thermochemical degradation method established in this paper can distinguish the differences of adsorption-wrapped and bonded molecules. The hydrogen isotopic composition of normal alkanes in most marine crude oil and asphaltene in Tarim Basin is relatively small. Almost no effect of biodegradation indicates the isotopic characteristics of early filling crude oil. Normal alkanes in asphaltene of well Tadong 2 have significantly lighter hydrogen isotopic composition and heavier carbon isotopic composition. The isotopic composition of the low molecular soluble part of the crude oil is obviously different from that of the most marine crude oil in the basin, indicating that it has a different parent source from most of the marine crude oil in the basin. It is characterized by comprehensive utilization of elemental analysis, spectroscopic analysis (nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy). The insoluble solid organic matter in Silurian bituminous sandstone in Tarim Basin was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transient pyrolysis at high temperature and two-stage off-line thermochemical degradation. The results show that the biodegradable and thermally altered solid organic matter have different aromatics and different structural units bound to the condensed aromatic ring system. Asphaltene is the main material source of insoluble solid organic matter. Non-hydrocarbon and some aromatics also contribute to some extent. The correlation between the isotope composition of soluble low molecule and insoluble solid organic matter reflects the contribution of multi-stage secondary filling and biodegradation transformation.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P618.13

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本文編號：1356846