金剛烷類化合物因其較強的抗生物降解和抗熱降解的能力，在油氣地球化學領域應用廣泛。前人提出多項指示原油來源和成熟度的金剛烷指标，例如金剛烷絕對濃度、濃度比值和異構化比值等，但其應用并不如預期的普遍和有效，其原因可能是：金剛烷指标與熱成熟度之間缺乏統一的對應标準，關于油氣來源對金剛烷類化合物組成和分布的影響的認識有限，多種因素的疊加使得金剛烷數據解釋變得更為複雜。

天然樣品中金剛烷化合物種類多，單個化合物濃度變化大，影響因素複雜（如來源、熱演化程度和次生蝕變）。如何充分利用原油金剛烷數據，評估不同因素對這些數據的影響至今仍是一個挑戰。近日，中國科學院廣州地球化學研究所研究員熊永強課題組研究人員結合前期在金剛烷研究上取得的成果，利用多元統計分析數據處理方法，對原油中金剛烷數據進行分析，嘗試建立基于金剛烷的原油母質類型和成熟度判識模型，并應用于我國部分含油氣盆地的原油。

該研究中用于統計分析建模的金剛烷數據主要來自三種不同類型幹酪根(I、II和Ⅲ型)和一種原油的熱裂解模拟實驗，主要影響因素考慮了母質類型和熱成熟度，提取了包括金剛烷絕對濃度、濃度比值和異構化比值在内的50個金剛烷指标。主成分分析(PCA)結果表明，主成分PC1反映原油成熟度，PC2反映原油母質類型（圖1）。将PCA和判别分析(DA)結合，建立了金剛烷參數與原油母質類型的關系模型（圖2）。利用該模型對我國部分含油氣盆地原油母質類型的判識結果表明，準噶爾盆地中部、塔中隆起、庫車坳陷和白雲凹陷的原油分别來自I - II型、I型、II - Ⅲ型和II型幹酪根。将PCA和回歸分析（RA）結合，建立了金剛烷參數與熱成熟度之間的定量關系模型（圖3）。利用該模型對準噶爾、塔裡木等實際含油氣盆地原油成熟度的評價結果顯示，準噶爾盆地中部原油成熟度最低（EasyRo = 0.8% ~ 1.2%），對應生油窗階段；塔裡木盆地塔中隆起原油成熟度介于1.8% ~ 2.1% EasyRo之間，對應生油窗晚期；珠江口盆地白雲凹陷原油成熟度介于上述兩組之間（EasyRo = 1.4% ~ 1.9%）；塔裡木盆地庫車坳陷原油成熟度有分異，可能與庫車坳陷多期次排烴事件有關。基于以上兩類判識模型取得的認識與前人基于其他地球化學指标的研究結論一緻，初步證實了這兩類模型的應用前景和有效性。相對于個别單一的金剛烷指标，基于大量數據的統計分析的評價模型更具普适性，同時該模型對高過成熟階段輕質油/凝析油的來源與成熟度判識更具優勢。該研究有望促進金剛烷指标在含油氣盆地更為廣泛、科學的應用。

相關研究成果近期發表在Organic Geochemistry上。研究工作獲得國家自然科學基金、廣東省傑出青年基金、中科院青年創新促進會等項目的聯合資助。

圖1 基于金剛烷指标的PCA模型 Ax：單金剛化合物濃度；Dx：雙金剛化合物濃度；CRx：金剛烷濃度比值；IRx：金剛烷異構化比值。

圖2 基于金剛烷指标的PCA-DA原油母質類型判識模型

圖3 基于金剛烷指标的PCA-RA原油成熟度預測模型

來源：中國科學院廣州地球化學研究所

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