第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

197 / 2021-06-14 22:33:04

辐射作用对油气生成和演化的影响

生烃 非常规 有机成因

页岩油气理论与技术

在沉积盆地中，生物作用和热催化/裂解作用是公认的油气生成和演化的主要机理。近年来，越来越多证据表明铀等放射性元素，在衰变过程中释放的阿尔法射线也可以改变大分子有机化合物的结构，进而对油气的生成和演化过程产生重要影响。

北欧波罗的海盆地发育有大量未成熟的寒武系Alum页岩，它的有机质来源相对单一，但铀含量变化较大（从3ppm到500ppm）。本研究针对30个未成熟的Alum页岩样品（Tmax在430度-435度之间，类镜质体反射率小于0.4%），开展了微量元素、碳同位素、热解气相色谱（Pyrolysis GC）、色谱-质谱（GC-MS）和傅里叶变换离子质谱（FT-ICR MS）等分析研究，揭示了辐射作用对干酪根和烃类化合物结构的影响。首先，通过热成熟度指标和碳同位素数据，本研究充分排除了热作用和生物作用都不同样品烃类成分的影响。数据显示，页岩的铀含量控制了页岩的生烃潜力以及已经生成的油气的成分。随着铀含量的增大，页岩干酪根的芳香化程度增大、页岩内含气量逐渐增大、可抽提比例降低、页岩石油中芳香型生物标志化合物也发生规律性变化（C₂₈三芳甾烷相对含量降低）。通过傅里叶变化离子质谱分析，揭示了干酪根和大分子化合物在辐射作用下先后发生了脱烷基反应（释放甲烷）、交联反应（造成抽提比例降低）和芳香化反应（导致芳香型生标变化）等（图1）。

虽然在含油气系统中放射性元素的含量通常不及Alum页岩这样高，辐射作用所生成的油气量也非常有限，但是探索辐射作用与有机之间的作用机理，对于丰富油气成因类型、研究油气的成藏历史等方面都具有非常重要的意义。