Bongor盆地原油高分辨率质谱分析
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发布时间：2022-04-22 23:49
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时间：2023-10-08 23:10
一、酸性化合物分子的杂原子类型
通过高分辨质谱仪分析了15个Bongor盆地原油样品，鉴定出10多种杂原子组成类型，主要为N1、N2、NO、NO2、O、O2、O3和O4等8种类型(表3－8;图3－15)，其中N1和O2在所有样品中普遍存在且相对丰度较高，大多数原油中N1和O2之和占55%以上，但不同原油间化合物类型差异明显，以O2为例，其相对丰度分布在8.12%～77.6%之间，即使类型丰度接近的原油，石油酸的分子缩合度和碳数分布也存在很大差异。O2和N1类化合物包含较宽的分子缩合度范围，以Z值表示O2和N1类化合物缩合度分布的数据见表3－9和表3－10。
表3－8 Bongor盆地原油石油酸组分杂原子类型相对丰度
续表
图3－15 Bongor盆地原油不同类型杂原子化合物丰度分布
从不同类型杂原子含量来看(图3－15)，未降解原油(Mimosa－4井1195m原油、Ronier5－1井原油)和极轻微降解原油(包括ProsopisC－2井1773m、Ronier4－7井1584m、Ronier－5井1041m和RonierCN－1井原油)以N1类化合物最丰富，次为O2类化合物;轻度降解原油(包括Baobab－1井、ProsopisC－1井、ProsopisC－2(DST－3)和Ronier－4原油)以O2类化合物最丰富，同时含有较为丰富的N1类化合物;严重降解原油(包括Mimosa－3井568.7m原油、Mimosa－4井506m原油和RonierC－1井原油)以O2类化合物占绝对优势，同时含有较低含量的N1类化合物。
二、O2类化合物的分布特征
O2类化合物的分子式Z值分布在0～－34之间，相对丰度数据见表3－9，不同Z值化合物相对丰度分布如图3－16所示。不同酸值原油表现出不同分布特征，未降解原油均表现为链烷酸(Z=0系列)相对丰度最高，降解原油中一环环烷酸丰度最高，二环环烷酸次之，再次为三环环烷酸和脂肪酸，其他多环环烷酸丰度随环数增加逐渐降低。图3－15显示Bongor盆地原油羧酸类化合物Z值分布主要集中在0～－10之间，分别对应脂肪酸和一环－五环环烷酸。
图3－16 Bongor盆地原油O2类化合物缩合度分布
除了酸性化合物杂原子类型和缩合度分布数据，FTMS分析结果还能提供某一缩合度化合物的碳数分布信息，Bongor盆地原油O2类化合物碳数分布如图3－17所示。结合原油常规生物标志化合物分析，不难发现生物降解程度对羧酸类化合物组成的影响。未降解和轻微降解原油，其脂肪酸占绝对优势，尤以C16和C18脂肪酸为主，如Mimosa－4井1195m原油、Ronier－4井1453m原油、Ronier4－7井1584m原油和Ronier5－1井2247m原油;其他原油均为降解程度较高的原油，其脂肪酸大部分被降解，环烷酸成为石油酸的主要成分，其重要特征为具有较高丰度的Z=－2到Z=－10的环烷酸类化合物，且Z=－10系列在C30－C35附近出现一个较强峰(图3－17)，一般认为其对应藿烷酸富集，Z=－8类化合物可能对应四环环烷酸(如甾烷酸)或单环芳羧酸。
表3 -9 O2类化合物缩合度分布(%)
图3－17 Bongor盆地原油O2类化合物碳数分布(一)横坐标为碳数;纵坐标为相对丰度(%)
三、N1类化合物的分布特征
图3－17 Bongor盆地原油O2类化合物碳数分布(二)横坐标为碳数;纵坐标为相对丰度(%)
原油中的含氮化合物可以分为碱性氮化物和非碱性氮化物，其中碱性氮化物在负离子ESI条件下不发生电离，因此在负离子条件下得到的质谱图中，所有含1个氮原子的氮化物属于非碱性氮。N1类化合物分子式Z值分布在－9～－43之间，绝大部分样品的最大Z值为－15，为此，这里只分析Z≤－15的化合物类型分布。Z=－15对应于咔唑类化合物，Z=－21、Z=－27化合物表现出明显的相对丰度优势，其对应结构主要为苯并咔唑和二苯并咔唑类化合物，由于最大Z值和Z值分布与化合物理论构型表现出完全一致的特点和规律，可以认为Z=－15、Z=－21和Z=－27分别主要由烷基咔唑、烷基苯并咔唑和烷基二苯并咔唑组成。
N1类化合物缩合度分布特征与生物降解程度存在一定相关性(表3－10;图3－18)，未降解或轻度降解原油中咔唑类化合物(Z=－15)和苯并咔唑类化合物(Z=－21)相对丰富。随着生物降解程度增加，高缩合度氮化物的相对丰度逐渐增大，原油中苯并咔唑类化合物(Z=－21)和二苯并咔唑类化合物(Z=－27)相对丰富。
图3－18 Bongor盆地N1类化合物丰度分布特征
N1类化合物碳数分布如图3－19所示，通过碳数分布可以更加清晰地描述不同生物降解程度原油中含氮化合物的组成特征。未降解原油中高碳数(＞C25)氮化物相对丰度较高，氮化物碳数分布范围较宽;降解后的原油中高碳数氮化物相对含量降低，＜C25的Z=－21和Z=－27类化合物显示非常高的相对丰度，其分子结构对应苯并咔唑和二苯并咔唑类化合物，而咔唑类化合物在遭受生物降解的原油中相对丰度降低。
表3 -10 N1 类化合物缩合度分布(%)
图3－19 Bongor盆地N1类化合物碳数分布特征(一)横坐标为碳数;纵坐标为相对丰度(%)
图3－19 Bongor盆地N1类化合物碳数分布特征(二)横坐标为碳数;纵坐标为相对丰度(%)
FTMS提供的信息说明咔唑、苯并咔唑、二苯并咔唑类含氮化合物是原油中最主要的非碱性氮化物，未降解原油中氮化物的分子量分布范围与含氧化合物基本一致，但在降解原油中氮化物组成发生很大变化，首先是分子烷基侧链长度随降解程度加深而减小，大多数苯并咔唑、二苯并咔唑类化合物分子中碳原子数降低到C25以下，而咔唑类化合物丰度严重降低，其他缩合度化合物在较宽范围内分布比较均匀，推测其分子结构中包含多个环状结构单元。
