塔里木盆地深层原油高热稳定性的微观作用机理
传统观点认为,原油在温度大于160℃时开始裂解,在200℃之前基本完全裂解.然而,近年来在塔里木盆地发现了来自于寒武系烃源岩贡献的油藏,在埋深8000m以下、油藏经历200℃以上高温改造之后其液态烃仍能稳定存在;表明温度并不是控制原油裂解的唯一条件.已有的研究结果表明,塔里木盆地深层原油具有高热稳定性基于多方面的有利保存条件,包括:高地层压力;低地温梯度及较短的时间补偿效应;储层以方解石、白云石等不明显影响原油裂解的矿物为主;广泛分布的地层水;原油含硫量普遍较低,不稳定的NSO类化合物(含N、S、O的杂原子的化合物)含量不高;非稳态油藏向浅层调整.从原油裂解微观分子水平角度来看，原油的热稳定性就是指原油中的分子、特别是烃类分子发生降解改造的难易程度，发生在油藏中原油烃类分子的化学降解可以包括自由基机理和离子反应机理。通常在无水反应体系条件下，烃类降解主要通过自由基机理。这类反应很大程度上由温度控制，油藏储层内岩石矿物组成也可能催化启动该类反应，而自由基反应启动之后往往可以通过链式传递使得反应可以进行得比较彻底，这对油藏的破坏将是非常严重的。储层中水的存在将抑制自由基反应的发展，相对而言更加有利于离子反应的发生。而离子反应往往需要矿物的催化氧化作用，并且由于反应在水介质中发生，通常对水溶性较强的小分子烃类、或者极性化合物有较大破坏作用，但对长链的大分子烃类影响程度有限；因此相对而言有利于油藏的保存。在实际油藏储层中往往两种机制同时发生，这与油藏储层岩性、矿物组成、温度、压力、含水性等等因素密切相关，而两种改造机制的相对贡献程度就严重影响到原油的热稳定性。塔里木盆地深层原油中含硫量、NSO类化合物含量普遍较低，使得原油发生裂解需要比一般原油更高的活化能。储层中的地层水与岩石形成水润湿性的隔膜，可以抑制原油中烃类流体的热裂解；同时分散溶解在原油中的水分子可以在一定程度上淬灭烃类裂解的自由基反应机制。原油的裂解过程是重烃向轻烃、甚至气态烃转化的化学反应过程，高地层压力进一步抑制了该反应的进行。储层中非催化性矿物的大量存在以及非稳态油藏不断向浅层调整的过程为原油提供了有利保存环境。因而，塔里木盆地深层原油以自由基的过程总体上可能是受到抑制的。结合宏观地质背景演化，从微观过程入手探讨塔里木盆地海相油藏热稳定性的微观物理化学特征及其作用机制将有助于深化塔里木盆地深层油气藏的勘探研究工作。
深层原油 塔里木盆地 高热稳定性 储层岩性 矿物组成 保存环境
程斌 廖泽文
中国科学院 广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室,广州 510640
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2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）