原油中的游离态生物标志物在生物降解过程中会部分或者全部损失，在严重生物降解阶段，残留的游离态生物标志物也会受到微生物改造而失去其所指示的沉积环境、成熟度等地球化学信息，无法进一步开展原油的相关对比研究。早期研究表明，生物降解原油的沥青质组分中含有相当数量的呈束缚态形式的生物标志物（包括以共价键结合的和以物理状态包裹的）。2015年，中国科学院广州地球化学研究所廖玉宏课题组通过定量化在线瞬时热解技术（Py-GC），对原油沥青质大分子上的烷基侧链的可降解性进行了研究。结果表明，沥青质大分子上部分以C-C键结合的烷基侧链在重度-严重生物降解阶段受到了微生物的攻击。近日，课题组将该方法用于研究原油沥青质束缚态生物标志物在油藏生物降解过程的地球化学特征。研究表明，沥青质束缚态生物标志物在非常严重的生物降解油中几乎不受影响，其分布特征能代表早期低熟阶段的原油。因此，基于在线瞬时热解技术所获得的沥青质束缚态生物标志物的分布特征，仍可用于严重生物降解原油的油-油对比研究。

 

该研究选取的原油样品具有相同的油源和相似的热成熟度，但经历了不同程度的生物降解，因此可用于研究原油的生物降解作用对沥青质结构上的束缚态生物标志物分布特征的影响。C₂₇-C₂₈-C₂₉ ααα20R规则甾烷三角图常用于原油和/或烃源岩抽提物之间亲缘关系的判识（图1），当原油被微生物重度+降解时，原油中游离态C27-C28-C29甾烷的分布发生明显变化；在沥青质中的束缚态C₂₇-C₂₈-C₂₉甾烷的分布几乎无变化。在遭受重度-严重生物降解时，常用的甾烷成熟度参数，如αααC2920S/(20S + 20R)和C29αββ/(αββ + ααα)（图2）发生明显变化；对于沥青质中的束缚态生标而言，它们几乎没有变化。此外，在轻度生物降解阶段，C29规则甾烷没有被生物降解改造，但αααC2920S/(20S + 20R)和C29αββ/(αββ + ααα)在沥青质的束缚态中所指示的热成熟度要明显低于在原油的游离态，这说明，热成熟作用对原油中的游离态生标和沥青质中束缚态生标的影响是不一样的：受沥青质大分子的保护，沥青质中束缚态生物标志物发生重排或异构化的进程相对受到抑制。总体而言，当原油遭受重度-严重生物降解时，常用于生源和成熟度判识的甾烷和藿烷生标参数将受到影响而不再适用，而沥青质分子结构中的束缚态生标几乎不受生物降解作用影响，这些参数在沥青质瞬时热解产物中仍可用于对比研究。该项研究为开展严重生物降解原油的对比研究提供了有效的技术方法。

 

研究得到了国家自然科学基金、国家科技重大专项、中科院战略性先导科技专项（B类）和有机地球化学国家重点实验室基金的联合资助。相关研究成果发表在Organic Geochemistry上。（来源：中国科学院广州地球化学研究所）

 

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图1 原油和沥青质热解产物的C27-C28-C29 ααα20R规则甾烷三角图

 

 

图2 甾烷热成熟度参数随生物降解等级（PM level）的变化趋势：(a) αααC2920S/(20S + 20R)；(b) C29αββ/(αββ + ααα)