中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员彭平安团队的博士生孙震宇在该所副研究员陈键指导下，开展了正十八烷、正十二烷基苯和重质油的液态烃热化学硫酸盐还原反应（TSR）模拟实验，揭示了TSR成因轻烃的地球化学特征。近日，相关成果发表于《海洋和石油地质》（Marine and Petroleum Geology）。 轻质油是深层盆地中一类重要的烃类资源。石油地质学家普遍认为，轻质油中的轻烃化合物主要是由烃源岩内干酪根和/或储层内重质-中质油持续热裂解（TC）生成的。然而，团队前期研究建立的物质平衡模型表明，TSR也可以生成一定量的轻烃化合物；并且在TSR的某些阶段，轻烃可以占据主导地位。与TC相比，这些TSR成因轻烃的地球化学特征仍然知之甚少。 此外，TSR主要发生在埋深较大、邻近膏盐岩层的高温（>100?℃）储层中。从有机质热演化的角度分析，TSR发生的温度条件恰好与储层内原油热裂解生成轻质油的演化阶段高度吻合。因此，TSR改造油藏中的轻烃可能是TSR和TC成因轻烃混合的结果。对TSR成因轻烃认识的不足导致在实际TSR油气藏研究中，难以有效区分这两类成因的轻烃化合物。 针对上述问题，研究人员在国家自然科学基金项目的资助下，开展了正十八烷、正十二烷基苯和重质油的TSR模拟实验，分析了轻烃产物的产量、分子和碳同位素组成，并对比探讨了轻烃地球化学参数的特征。其研究结果表明： 一是，TSR成因轻烃的最大产量（243.90~326.48 mg/g HCs）与TC成因轻烃的大致相近，然而TSR成因轻烃的生成过程显著提前。因此，TSR成因的轻质油可能是深部盆地中一种新的油气资源类型。但是，考虑到TSR对已有油藏的剧烈改造破坏（如产生固体沥青、高硫原油、氢硫酸和二氧化碳等），TSR成因轻质油在经济效益上可能不如TC成因轻质油有吸引力。 二是，TSR促进轻烃中正构烷烃和芳烃的产生。TSR成因轻烃中低含量的支链烷烃和环烷烃可能是TC和TSR的混合结果。相比之下，芳烃的高产量是TSR促进芳构化的结果。TSR成因轻烃的碳同位素分馏在3.7‰至6.2‰之间，显著大于TC结果（<3.0‰）。特别的是，TSR成因正构烷烃比相同碳数其他结构烃类的碳同位素分馏程度更大。 三是，TSR成因轻烃的大多数地球化学参数丢失了有关母源输入、沉积环境、成熟度和其他次生改造的信息。因此，在可能发生TSR的深层油藏中应谨慎使用这些参数。 研究还发现，初始反应物的组成影响了TSR成因轻烃的生成过程。具有长链烷烃结构的反应物往往在TSR后期产生更多的轻烃，而初始反应物若含有较多的芳环结构可能会导致相对较早地生成富含芳烃化合物的轻烃。 相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2025.107388
TSR 成因轻烃（a）及其中C6-C7化合物（b）的生成过程。研究团队供图
TSR和TC成因轻烃化合物的组成对比。研究团队供图