新研究揭示轻烃成因新机制

中国科学院教授、中国科学院广州地球化学研究所研究员彭平安团队博士生孙震宇在该研究所副研究员陈键的指导下，开展了液态烃热化学硫酸盐氧化反应，正十八烷、正十二烷基苯和重质油(TSR)实验揭示了TSR造成轻烃的地球化学特性。最近，在《海洋与石油地质》中发表了相关成果(Marine and Petroleum Geology)。

TSR 成因轻烃(a)C6-C7化合物(b)形成过程。研究团队提供地图

轻油是深层盆地中一种重要的碳氢化合物资源。石油地理学家普遍认为，轻油中的轻烃化合物通常由碳氢化合物源岩中的奶酪根和/或储存层中的重质中质油持续热裂解组成(TC)产生的。然而，根据团队早期研究建立的物质平衡模型，TSR还可以产生一定量的轻烃化合物;在TSR的某些阶段，轻烃可以占据主导地位。与TC相比，这些TSR的地球化学特征对轻烃的原因知之甚少。

此外，TSR主要发生在埋深较大、相邻膏盐岩层高温(>100?℃)的储存层中。从有机质热演变的角度来看，TSR的温度条件与储存层中石油热裂解产生轻油的演变阶段高度一致。因此，TSR改造油库中的轻烃可能是TSR和TC原因轻烃混合的结果。在实际的TSR油气储存研究中，很难有效区分这两种原因的轻烃化合物。

TSR和TC成因轻烃化合物的组成对比。研究小组提供图纸

针对上述问题，在国家自然科学基金项目的支持下，研究人员对正十八烷、正十二烷基苯和重油进行了TSR实验，分析了轻烃产品的产量、分子和碳同位素组成，并对轻烃地球化学参数的特点进行了比较和探讨。研究结果表明：

首先，TSR原因轻烃的最大产量(243.90~326.48) mg/g HCs)它可能类似于TC造成的轻碳氢化合物，但TSR造成的轻碳氢化合物的形成过程显著提前。因此，TSR造成的轻油可能是深层盆地中的一种新型油气资源。然而，考虑到TSR对现有油库(如固体沥清、高硫原油、氢硫酸和二氧化碳)的强烈改造和破坏，TSR造成的轻油在经济效益方面可能不如TC造成的轻油有吸引力。

第二，TSR促进轻烃中正构烷烃和芳烃的产生。TSR的原因可能是TC和TSR的混合结果，因为轻烃中含量低的支链烷烃和环烷烃。相比之下，芳烃的高产量是TSR促进芳构化的结果。TSR的原因是轻烃的碳同位素分馏为3.7‰至6.2‰其间，显著大于TC结果(3.0)‰)。特别是TSR的原因是正构烷烃的分馏水平高于其他结构烃相同碳数的碳同位素。

第三，由于轻烃，TSR的大部分地球化学参数都丢失了关于母源输入、沉积环境、成熟度和其他二次转换的信息。因此，这些参数应谨慎使用在可能发生TSR的深层油藏中。

研究还发现，初始生成物的构成影响了TSR轻烃的形成过程。具有长链烷烃结构的生成物通常在TSR后期产生更多的轻烃，如果初始生成物含有大量芳香环结构，则含有芳香烃化合物的轻烃可能产生得相对较早。