塔里木盆地深层油气藏金刚烷类化合物的生成演化与成熟度指示意义

针对金刚烷类化合物在自然系统中的生成与成熟行为尚不明确的问题，研究人员以塔里木盆地167个原油/凝析油样品为对象，系统研究了金刚烷浓度与成熟度参数的关系。结果表明金刚烷浓度随源岩成熟度(%Ro)增加而持续增长(最高达%Ro 4.5未分解)，建立了九项成熟度指标的有效性序列，为深层-超深层油气成熟度评价提供了关键地球化学依据。

　　

在油气地球化学研究领域，金刚烷类化合物因其独特的钻石状笼形结构和优异的热稳定性，已成为评价高-过成熟油气成熟度的关键生物标志物。然而，关于这类化合物在自然系统中的生成演化规律一直存在争议：实验室热模拟实验表明金刚烷会在高温下分解，但地质实际观测却显示其浓度随成熟度持续增加。塔里木盆地作为中国最重要的含油气盆地之一，其深层油气藏中普遍含有高浓度的金刚烷化合物，为破解这一科学难题提供了理想的研究样本。

研究人员采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对167个原油/凝析油样品进行了系统分析，其中包括29个库车凹陷样品、45个塔北隆起及邻区样品和93个塔中隆起及邻区样品。所有样品均经过脱沥青处理，采用硅胶/氧化铝柱色谱分离获得饱和烃组分，并使用氘代金刚烷作为内标进行定量分析。

研究结果主要体现在三个方面：

4.1. 密度与金刚烷浓度

样品密度与金刚烷浓度无相关性，但总金刚烷(As)、总双金刚烷(Ds)和4-+3-甲基双金刚烷(4+3MD)浓度呈显著正相关。库车和塔中样品金刚烷浓度显著高于塔北样品，其中4+3MD浓度范围分别为42-2757 ppm、21-6061 ppm和10-97 ppm。

4.2. 金刚烷成熟度比率

九项成熟度参数(MAI、MDI、DMAI-1、DMAI-2、TMAI-1、TMAI-2、DMDI-1、DMDI-2和EAI)在库车和塔中样品中显示出更宽的变化范围和更高的最大值，表明这些地区源岩成熟度更高。

5.1. 金刚烷生成特征

浓度分布与盆地模拟建立的成熟度框架高度一致，表明金刚烷在自然系统中随成熟度增加而持续生成，未发生明显分解。As/Ds比值的变化规律揭示金刚烷生成存在两个阶段：较低成熟阶段(Stage I)As生成速率更快，较高成熟阶段(Stage II)Ds生成速率更快。

5.3. 成熟度比率有效性

九项成熟度参数的有效性随源岩成熟度增加而提高，其中DMDI-1、DMDI-2和EAI受源岩相影响较大，在较低成熟度时有效性较差。热化学硫酸盐还原(TSR)作用对金刚烷参数影响有限，蒸发分馏作用的影响也因储层高温高压条件而减弱。

5.6. 对深层源岩成熟度模型的约束

金刚烷参数为深层-超深层源岩成熟度评价提供了关键约束，表明库车凹陷三叠系源岩成熟度高于塔中-塔北地区的寒武系源岩，现有盆地模型可能低估了库车凹陷的剥蚀厚度和高估了克拉通区的古地温梯度。

该研究首次系统论证了金刚烷化合物在自然系统中的持续生成行为，建立了适用于高-过成熟油气藏的成熟度评价指标体系，对深层油气勘探具有重要的指导意义。研究成果发表于《Organic Preparations and Procedures International》，为全球类似盆地的成熟度评价提供了重要参考。