科研人员在分析优质烃源岩中成烃生物的形态特征

由中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所担负的“优质烃源岩中成烃生物评价技术与应用”科研项目，经过科技人员的4年攻关，形成了一系列重要创新成果，取得了整体具有国际领先水平的重大技术突破，并在2013年度中国石化集团公司科学技术奖励评审中荣获前瞻性基础性研究科学一等奖。这是该所自科技资源整合重组以来在中国石化获得的首个基础前瞻性研究科学奖。

项目主要完成人：腾格尔、谢小敏、张志荣、申宝剑、陶国亮、陶 成。

成烃生物作为油气原始物质来源，对研究烃源岩形成时间、沉积相、有机质类型和生烃潜力等具有重要意义。目前，在成烃生物的形态识别方面，主要通过有机岩石学方法对其种类及数量进行分析，但是，传统的研究方法及技术手段显现出一定的局限性，有机质原位激光微裂解分析无法满足对单个成烃生物组分及其更广分子量和生标分析的需要，有机质激光微裂解碳同位素在线分析技术国内外尚未突破，属国际攻克难点技术。

国内外在优质烃源岩研究方面已取得一些进展，但还存在发育层位时代、沉积环境、母质和控制因素层次不清等众多问题。以干酪根类型指数来划分有机质类型时，难以回答以哪一类成烃生物为主、贡献多少等与生烃潜力密切相关的问题，也不能充分提取环境信息，如何识别烃源岩中成烃母质尤其微体、超微体和高热演化有机质仍属世界级难题。

为此，自2009年以来，该所依托国家自然科学基金项目“地质环境及生物演化与优质烃源岩形成”、中国石化股份有限公司基础性前瞻性科技开发项目“显微－超显微成烃生物识别与微区分析技术研究”、石勘院院控项目“超显微有机岩石学分析技术与应用”等重大科研攻关项目，组织了多个学科的科研人员，瞄准有机岩石学和地球化学技术发展前沿，针对烃源岩中超微体、无定形体、高热演化成烃生物识别及沉积有机质原位成分信息提取等技术难题，采用综合地质学、有机岩石学、地球化学、古生物学、激光光谱学以及实验新技术、新方法与地质应用新思路、新途径相结合的研究方法，以成烃生物及实验技术为核心，以成烃生物形态识别为切入点，以揭示海陆相烃源岩质量的控制因素和形成机理为突破口，紧紧围绕完善成烃生物分析技术、深化烃源岩中可溶有机质、微化石与现代微生物的对比，以及具特殊生源、环境意义的生标、生烃母质及演化规律等展开了基础前瞻性攻关研究。

通过数年的科研攻关，该项目取得了一系列创新成果和关键技术：一是创建了超显微组分形态与元素分析技术，攻克了超微、高演化成烃生物识别和无定形体精细分类等技术难题，使有机岩石学由微米级提升至纳米级水平；二是有机质原位激光微裂解在线色谱质谱分析技术取得突破性进展，首次实现有机质原位激光微裂解碳同位素分析，为表征有机质生烃潜力提供了新参数；三是初次查明南方高演化烃源成烃生物组合，填补了原始低等生物生烃演化模式空白，对成烃理论中有机质类型和资源潜力评价提出新挑战；四是率先揭示了优质烃源岩形成与重大生物事件的耦合关系，发现了准噶尔盆地二叠系页岩油中存在细菌类贡献，为页岩有机质富集机理及富集层段预测提供了新思路；五是首次研发出成烃生物原位激光微裂解同位素在线分析系统和成分离线分析系统，实现了单体烃碳同位素在线分析。他们还围绕该项目申请国家发明专利5项，发表论文27篇，其中SCI收录6篇，被国内外引频次137次。

另外，在与当前国内外同类技术相比，该项目研究成果具有先进性。一是建立的成烃生物微区识别技术，实现了对超显微成烃生物的识别，尤其是细菌类与真菌类的鉴定，并将鉴定结果应用到烃源岩评价中，这项研究是目前国际上所没有的；二是多种方法综合对有机质的精细研究，解决了目前烃源岩研究中存在的有关难题，这在此前的研究中所没有的；三是与世界其他实验室相同技术对比，该项目研发的有机质激光微裂解分析技术具有灵敏度更高、激光作用光斑更小、化合物分析范围更广、获得的生物标志物特征更全的优点，尤其重要的是还能进行在线同位素分析；四是将细菌的有机岩石学特征与生标化合物及同位素特征相结合，揭示了准噶尔盆地芦草沟组烃源岩中存在甲烷氧化菌，与国际上油气地球化学实验室研究成果相比，该项成果可为烃源岩沉积环境及生烃潜力研究提供更多更重要的基础资料；五是成烃生物的识别技术在中新生代盆地和页岩油、页岩气等非常规油气勘探开发方面具有重要的推广应用前景。

专家们称，这些新技术的研发和综合应用，代表了中国石化在烃源岩资源潜力评价技术方面所取得的重大突破，研究成果对推动有机岩石学、地球化学学科交叉发展，带动成烃基础理论、页岩油气新兴领域发展具有重要科学价值和引领作用，创立的实验技术系列已列入中国石化地球化学特色技术，为常规、非常规油气勘探研究形成了新的技术储备。

目前，该项目建立的一系列成烃生物评价新技术方法所提供的分析结果，已为相关的国家“973”、重大专项和中国石化科技项目以及中国南方、东北、西北地区油气勘探研究成果采纳，并应用于我国既有巨大资源潜力又富有挑战性的海相碳酸盐岩层系高过成熟烃源岩的基础前瞻性研究，包括烃源岩形成机理、资源潜力和页岩油气评价等。同时，选区桦甸、准噶尔盆地古近纪、二叠系油页岩开展了成烃生物、生烃模拟及古环境研究，取得了较好应用效果和经济效益。已建立的一系列沉积有机质精细识别的实验技术方法，为常规、非常规油气的基础前瞻性研究提供了坚实的实验测试基础，已在中国石化胜利油田、西北分公司、南方分公司和东北分公司等单位进行了宣传推广，深受油田生产单位好评。（江其勤）