轻烃分子碳同位素判识深部油藏原油热裂解程度

摘要

本研究首先从实验角度验证干酪根高演化阶段释放轻烃中环烷烃和芳香烃分子碳同位素具有不变性，而原油热裂解过程中产生环烷烃和苯系物富集13C。其中前者由热解仪与气相色谱同位素质谱仪的在线测试完成，避免了二次过程引起的同位素分馏。实验以富集后的藻质组代表Ⅰ型干酪根，富集后的镜质组代表Ⅲ型干酪根，同时选择了一个典型的海相烃源岩全岩。结果显示，在整个热演化阶段苯和甲基环己烷基本未发生明显的碳同位素分馏。原油的热裂解采用压力封闭体系下程序升温热解实验，轻烃分子碳同位素测试为直接进样法。实测结果表明，随热演化程度增高，苯发生明显的碳同位素分馏。其次，要证明研究样品在采集、运输、保存、实验过程中轻烃挥发作用对分子碳同位素的影响，这对于轻烃分子碳同位素的应用至关重要。为此，本研究重点考察了原油自然挥发过程中C6-C8馏程正构烷烃、支链烷烃、环烷烃、单环芳烃等四类化合物自然挥发过程中碳同位素的分馏效应。实验揭示，大部分化合物在挥发度达到50%以上才开始发生显著的碳同位素分馏，挥发量达到90%以上时，正构烷烃分子的碳同位素分馏最高可达4‰以上，然而，环烷烃化合物无论在哪个挥发阶段，实验误差范围内均没有观察到明显的碳同位素分馏效应。显然，对于同一碳数的轻烃化合物，其分子碳同位素分馏效应严格地受控于化合物类型，与挥发量并不成正比关系。由此可见，轻烃中环烷烃分子碳同位素基本不受挥发作用影响，可作为一个有效的应用指标。