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地質地球所研究提出石油流動中極性化合物的相對吸附系數新概念與計算方法

  

    石油是国民经济的命脉,要确保石油的长期供给,就要不断地发现新油藏。石油在地质历史上的流动情况是发现地下油藏所需的重要信息。几十年来,科学家们试圖利用石油中具有较强吸附能力的极性化合物构建运移指标,来直接反映地下石油的流动情况,但未取得令人满意的结果,其原因是无法评价极性化合物在石油流动中的吸附能力,因而不能筛选合适的极性化合物构建有效指标。 

  中國科學院地质與地球物理研究所油氣資源研究院重點實驗室張劉平研究員等,在前期建立的運移-吸附層析作用方程的基礎上取得突破,提出了石油流動中極性化合物的相對吸附系數新概念與計算方法。該系數可直接用于定量評價石油流動過程中極性化合物的吸附能力。它可由遲滯因子或運移-吸附控制因子直接計算,不需要通道的古孔隙度、古滲透率和古流速等難以測定的參數。新概念和新方法在我國鄂爾多斯盆地簣D幽么笪骷优璧剡M行了應用,發現了與分子結構有關的推脫效應(stripping effect)和妨礙效應(impeding effect),它們與之前提出的屏蔽效應(shielding effect)一起共同控制了石油流動過程中極性化合物的吸附能力。基于這些科學發現,研究人員對極性化合物重新分類(圖1),並構建了18種新的運移追蹤比值指標。研究證明這些比值指標可有效揭示地下石油在幾百萬年前甚至上億年前的流動方向,甚至可作爲石油運移裏程的計程器,對于研究石油的流動規律、油藏的形成、石油在地下的分布規律和石油勘探等具有重要的科學意義和實用價值(圖2)。 

  各组二甲基咔唑吸附能力排序圖(DMCA=二甲基咔唑; Kr = 相對吸附系數)  

  2  鄂尔多斯盆地西峰油田新的比值指标與运移里程间的关系圖。[SMFIλ: 改進的二次運移分餾指數;DMCA: 二甲基咔唑;2,3/1,3-DMCA SMFIλ: 2,3-DMCA 1,3-DMCA SMFIλ比值(A); 其他單分子間的SMFIλ比值類同(B-H)GMλ(III-3), GMλ(II-3) and GMλ(II-2): 次組III-3, II-3, II-2 and II-1SMFIλs 幾何平均值; 回歸分析不包括參照點(x=0 km)] 

  该研究不仅解释了已有指标失败的原因,而且为筛选极性化合物、构建指标、追踪石油流动提供指导理论與方法,也可用于其他地质流体的迁移研究,为应用有机分子地球化学在世界含油气盆地追踪石油运移奠定了重要基础。 

  研究成果發表于Scientific Reports。(Zhang L P*, Wang Y, Li M W, Yin Q Z, Zhang W. Relative sorption coefficient: Key to tracing petroleum migration and other subsurface fluids[J]. Scientific Reports, 2019, 9:16845)(原文鏈接)