The evolution characteristics and fractionation mechanism of carbon isotopes in the process of “multi-stage hydrocarbon generation”

The Jiyang Sag and the Liaohe Basin are the two important areas where immature oil resources are distributed in China. From these two areas immature-low mature to mature oil samples were collected for carbon isotopic analysis. The extracts of source rocks are dominant in the Jiyang Sag while crude oils are dominant in the Liaohe Basin. The maturity index, Ro, for source rocks varies from 0.25%(immature) to 0.65% (mature). Studies have shown that within this range of Ro values the extracts of source rocks and crude oils, as well as their fraction components, have experienced observable carbon isotope fractionation. The carbon isotopic values tend to increase with burial depth, the oils become from immature-low mature to mature, and the rules of evolution of oils show a three-stage evolution pattern, i. e. ,light→heavy→light→heavy oils. Such variation trend seems to be related to the occurrence of two hydrocarbon-generating processes and the main hydrocarbon-forming materials being correspondingly non-hydrocarbons and possessing MAB characteristics, lower thermodynamic effects and other factors. In the process towards the mature stage, with increasing thermodynamic effects, the thermal degradation of kerogens into oil has become the leading factor, and correspondingly the bond-breaking ratio of ^12C-^13C also increases,making the relatively ^12C-rich materials at the low mature stage evolve again towards ^13C enrichment.     

未熟—低熟油生成机理的化学动力学研究及其初步应用

对树脂体、木栓质体、可溶有机质、富硫有机质、经细菌强烈改造过的有机质等各类与未熟─低熟油产出密切相关的样品及部分参照样品所进行的系统的化学动力学定量研究显示,虽然未熟─低熟油的产出和富集可能与多种不同的地质条件或因素有关,但它们的共同之处在于这些有机质较常规有机质具有明显偏低的成烃活化能。化学动力学模型的初步应用显示,这些有机质的确能在浅于常规生烃门限的地质条件下开始大量成烃,从而定量阐明了业已报道的各种地质条件下未熟─低熟油产出和富集的机理.     

相控和气洗分馏作用对油气组分及碳同位素组成的影响

油藏条件下的相控和气洗分馏作用使得油藏中油气的物理性质和化学组成发生了明显变化。通过不同温压条件下的ＰＶＴ实验及其产物测量为该观点提供了十分有意义的科学证据,其主要结论结下：（１）总的来看,气洗分馏作用较由温度和压力引起的相控分馏作用明显,气洗作用是油藏中原油性质（如：含蜡量、密度和粘度等）发生重大变化的最主要因素;（２）ＰＶＴ分馏不仅导致凝析油中饱／芳比值的异常高值,而且饱／芳比值在凝析油和正常     

原油运移过程中的氮同位素分馏作用

辽河高升油田和塔里木轮南14井为实例,探索了原油横向和纵向运移过程中氮同位素的分馏作用,初步探讨了原油中含氮有机化合物的运移机制。在莲花油层中,原油沿横向运移约10km后,δ^15N值由12．80‰逐渐变化为11．07‰,下降了1.73‰。在轮南14井由下至上753m厚的五个油层中,原油δ^15N值由0.24‰逐渐变化到－2．92‰,下降了3．19‰。两个实例均表明,原油的运移过程会引起δ^15N值下降。     

样品前处理过程中多环芳烃的稳定碳同位素分馏

利用多环芳烃标准样品连续和穿插进样相结合的方式,检验了气相色谱-燃烧-同位素比质谱仪(GC-C-IRMS)测定多环芳烃单体碳同位素比值(δ13C)的稳定性和准确性,观察了测定过程中色谱柱的分离效果。结果表明,出峰面积和分离程度是影响化合物δ13C平行性的主要原因。通过多次实验,分析了样品前处理过程中多环芳烃各个化合物稳定碳同位素的分馏情况,包括凝胶渗透色谱(GPC)和硅胶柱等净化过程,以及旋转蒸发和氮气吹扫等浓缩过程。实验表明,各前处理过程中样品内多环芳烃的稳定碳同位素分馏均不明显,其中硅胶柱净化过程相比GPC过程对样品中多环芳烃的δ13C影响较大,但总体上仍未超过未处理标样δ13C值的2倍标准偏差范围。旋转蒸发和氮吹过程对样品中多环芳烃的δ13C影响程度相当,都位于未处理标样δ13C值1倍标准偏差以内的水平。     

景谷盆地低演化油气的同位素地球化学特征

对云南景谷盆地第三系原油及其伴生气的研究,共采集了油样6个,气样4个,进行了原油及其族组成、气体甲烷及其同系物的碳同位素测定,结果表明景谷盆地大牛圈原油富集轻碳同位素,其δ^13C1值为－32.2‰-31.0‰,族组成碳同位素也偏轻,并具有δ^13C饱＜δ^13C芳＜δ^13C非＞δ^13C沥异常分布的类型曲线,各组成之间同位素组成的相对差值较小。这些都反映出原油主要来自湖相烃源岩,形成于低演化阶段的未熟－低熟原油。原油伴生气甲烷明显富集δ^12C,δ^13C1值－57.8‰～-53.8‰,用低演化阶段油型气δ^13C1与R0模式计算景谷盆地烃源岩的成熟度约为R0＝0.3%-0.5%,与景谷盆地地质背景基本一致。伴生气乙烷碳同位素偏重,甲烷同系物碳同位素出现反序列现象,可能有煤成气贡献的多源复合。上述特征表明,它是与盆地原油同型、同阶段的产物,即油为湖相烃源岩形成的未熟－低熟原油,气为同一演化阶段形成的油型气,其阶段和地球化学特征与天然气的“过渡带”气相当,因此主源为低演化阶段形成的油型气。     

煤型气碳同位素演化二阶段分馏模式及机理

天然气中甲烷Ｃ同位素组成是判识其母质类型和演化程度最有效的方法之一。国内外学者对煤型气δ＾１３Ｃ１与演化程度（Ｒ＾０）之间的关系做过大量的工作,取得了重要成果,但由于其研究对象的局限性,对其完整的同位素汪化分馏特征洞需进一步完善。由于我国含煤盆地广布,源岩的成烃演化完整而系统,使得系统研究其演化成为可能。本文通过我国不同盆地、不同时代和不同成烃演化的煤型气甲烷Ｃ同位素组成和源岩演化程度（Ｒ＾０）的     

辽河盆地西部凹陷源岩特征及低熟油分布规律研究

未-低成熟油的发现及其成因研究是近年来油气地球化学的重要进展之一, 从源岩的基本特征入手, 分析辽河盆地低熟油的生成能力, 将原油划分为六类: 未熟-低熟降解稠油、未熟未降解稠油、低熟降解稠油、低熟未降解稀油、正常稀油和成熟降解稠油.研究表明, 未-低熟油的分布受深度、生油洼陷的构造带及断层输导能力的控制.