劉蕭冬、王素素等-OG+MPG:烴源巖-油多組分N同位素?zé)嵫莼?guī)律及古老疊合盆地原油多來(lái)源識(shí)別應(yīng)用
高的熱演化程度對(duì)生物標(biāo)志物有較大影響,疊合盆地中古老烴源巖對(duì)原油貢獻(xiàn)的識(shí)別一直是油氣地球化學(xué)面臨的難題。相比之下,總有機(jī)質(zhì)C-S-N同位素組成受熱深化作用影響小,有望成為解決這一技術(shù)問(wèn)題的有效途徑。前人通過(guò)大量地質(zhì)分析和模擬實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明了有機(jī)C和S同位素聯(lián)用在油-源對(duì)比以及原油蝕變等研究中的有效性,但有機(jī)N同位素的適用性則關(guān)注較少,其有效性值得深入研究。
針對(duì)上述問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所彭平安院士團(tuán)隊(duì)的博士生劉蕭冬、王素素在賈望魯研究員的指導(dǎo)下,開(kāi)展了烴源巖的高壓半開(kāi)放體系模擬實(shí)驗(yàn)研究,揭示了多組分的N含量與同位素組成的熱演化規(guī)律,進(jìn)而通過(guò)典型地區(qū)的實(shí)例研究證明了C-S-N同位素組成在原油多來(lái)源判識(shí)中的重要價(jià)值。

圖1. 高壓半開(kāi)放體系中烴源巖-油多組分的N含量(左)和同位素組成(右)
熱模擬實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明(圖1):1)烴源巖總N損失主要發(fā)生在干氣及更高的熱成熟階段,除生-排油過(guò)程外,N損失還與氮?dú)獾纳?/span>-排出和無(wú)機(jī)氮的排出有關(guān)。2)隨熱成熟度增加,烴源巖N同位素組成變化有限(0.5?1.5‰),沉積N同位素組成可以成為古環(huán)境研究的有效指標(biāo)。3)原油的生成和初次運(yùn)移伴隨一定的N同位素分餾,排出油與烴源巖N同位素組成的可比性可能與烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型及不同類(lèi)型N組分的比例有關(guān)。使用N同位素進(jìn)行油-源對(duì)比時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎并與其他指標(biāo)結(jié)合使用。

圖3. 川西北多套烴源巖-瀝青的有機(jī)C-S (a)和C-N (b)同位素組成對(duì)比
川西北是四川盆地產(chǎn)出多套烴源巖和儲(chǔ)層瀝青(原油)的典型地區(qū),本次研究結(jié)果表明(圖2):1)不可溶的固體瀝青和可溶的瀝青與瀝青質(zhì)的C-S同位素組成具有較好的一致性,能夠?qū)悠非宄膭澐譃樗念?lèi),主要反映了有機(jī)質(zhì)來(lái)源的差異。2)C-S-N同位素組成結(jié)合生物標(biāo)志物組成可以更有效的揭示母源沉積時(shí)期的有機(jī)質(zhì)輸入類(lèi)型和沉積環(huán)境特征。3)除了已有研究揭示的晚埃迪卡拉-早寒武世主力烴源巖外,N同位素組成還顯示中二疊統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)等關(guān)注較少的烴源巖也可能對(duì)該地區(qū)廣泛分布的低成熟瀝青有重要貢獻(xiàn)。上述研究結(jié)果對(duì)擴(kuò)展該區(qū)周緣上古生界烴源巖的天然氣勘探具有重要的參考價(jià)值。
研究成果近期發(fā)表在油氣領(lǐng)域主流刊物《Organic Geochemistry》和《Marine and Petroleum Geology》,研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(42125304、42173057)的資助。
論文信息:(1)??? Susu Wang (王素素), Jian Chen (陳鍵), Wanglu Jia (賈望魯)*, Ping’an Peng (彭平安), 2024. Multiple isotopes (C-S-N-H) and bound biomarkers in asphaltenes: New constraints on the classification and genesis of reservoir bitumens from the northwestern Sichuan Basin, South China. Organic Geochemistry 193, 104807.
(2)?? Xiaodong Liu (劉蕭冬), Wanglu Jia (賈望魯)*, Qiang Wang (王強(qiáng)), Jinxiang Wu (吳錦祥), Jian Chen (陳鍵), Ping’an Peng (彭平安), 2024. Experimental simulation of thermal evolution of nitrogen content and isotopes in source rocks: Implications for nitrogen cycling characterization and oil-source correlation. Marine and Petroleum Geology 163, 106796.
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104807;https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2024.106796

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