阅读说明：本技术 根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法 (Method for judging biodegradation degree of thick oil according to petromics ) 是由 王萌 朱光有 张志遥 陈志勇 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法,所述根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法包括：(1)向稠油中加入内标物后,对稠油中的非碱性氮化合物进行电离；(2)对稠油中的非碱性氮化合物进行定量分析；(3)根据步骤(2)中所得非碱性氮化合物含量判断稠油生物降解程度。本发明所提供的该方法对个人经验依赖程度低,能够从石油组学角度较为精确地确定不同稠油的生物降解程度差异。(The invention provides a method for judging the biodegradation degree of thick oil according to petromics, which comprises the following steps: (1) after an internal standard substance is added into the thickened oil, ionizing a non-basic nitrogen compound in the thickened oil; (2) carrying out quantitative analysis on non-basic nitrogen compounds in the thickened oil; (3) and (3) judging the biodegradation degree of the thickened oil according to the content of the non-basic nitrogen compound obtained in the step (2). The method provided by the invention has low degree of dependence on personal experience, and can accurately determine the biodegradation degree difference of different heavy oils from the angle of petromics.)

根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法

技术领域

本发明涉及一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，属于石油样品分析技术领域。

背景技术

石油组学技术是将原油及石油产品看作是分子的集合体，通过详细的组成分析技术及分子反应建模技术，从分子水平分析、预测其组成、物性及反应性的基础技术(参见：宋锦玉，成立；石油组学技术及其动向，当代化工，2014，43(8)：1498-1501)。

大多数情况下，稠油组成的变化主要是由生物降解作用造成的。据Hunt统计，世界上约有1/5的稠油被细菌破坏，另外约有1/5的稠油曾经被细菌改造过(参见：Hunt JM.Petroleum geochemistry and geology[M].San Franciso,1979:617-618)。自Williams等(参见：Rubinstein J A,Winters J C.Microbial alteration of crude oil in thereservoir[A].158th National Meeting of the American Chemical Society[C],NewYork,1969,86:22-31)首先认识到自然条件下的稠油生物降解作用后，稠油生物降解机理的研究一直是被关注的热点。大多数研究者认为，稠油降解主要是好氧微生物起作用，厌氧微生物，如硫酸盐还原菌也能氧化烃类，但比好氧微生物作用慢的多(参见：陈传平、梅博文等，砂岩储层中稠油微生物降解的模拟实验研究[J]，沉积学报，1997，15(1):135-140)。

因为确定稠油生物降解程度是油气勘探的基础之一，所以除了关于稠油生物降解机理的研究外，目前本领域技术人员对稠油生物降解程度的关注也越来越紧密，但是本领域现有的确定稠油生物降解程度的方法基本均是依靠不同专业技术人员的个人经验进行判断，由于稠油生物降解程度的复杂性和多变性，通过经验判断来确定稠油生物降解程度常常导致判断不准确，因此，目前本领域亟需建立一种对个人经验依赖程度低的确定稠油生物降解程度的方法。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法。该方法对个人经验依赖程度低，能够从石油组学角度较为精确地确定不同稠油的生物降解程度差异。

为了实现以上目的，本发明提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法包括：

(1)向稠油中加入内标物后，对稠油中的非碱性氮化合物进行电离；

(2)对稠油中的非碱性氮化合物进行定量分析；

(3)根据步骤(2)中所得非碱性氮化合物含量判断稠油生物降解程度。

在以上所述的方法中，优选地，所述稠油的用量小于100mg。

在以上所述的方法中，优选地，所述内标物包括d8-咔唑或d10-苯并[C]咔唑。

在以上所述的方法中，优选地，所述内标物与稠油的质量比为1:1000000-1:10000000。

在以上所述的方法中，优选地，步骤(1)中，利用负离子电喷雾电离源对稠油中的非碱性氮化合物进行电离。

在以上所述的方法中，优选地，负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃。其中，将负离子电喷雾电离源蒸发温度设置为200-250℃可以尽量避免非碱性氮化合物在超过250℃时发生缩合反应，影响分析结果。

在以上所述的方法中，优选地，步骤(2)中，利用傅里叶变换离子阱质谱对稠油中的非碱性氮化合物进行定量分析。

在以上所述的方法中，优选地，傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700。其中，将傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700可以避免分子量小于200的表面活性剂的干扰。

在以上所述的方法中，优选地，傅里叶变换离子阱质谱的离子传输管温度为200-250℃。其中，将傅里叶变换离子阱质谱的离子传输管温度设置为200-250℃可以尽量避免非碱性氮化合物在超过250℃时发生缩合反应，影响分析结果。

在以上所述的方法中，优选地，定量分析的时间小于30min。

在以上所述的方法中，优选地，定量分析过程中，非碱性氮化合物的检出下限为0.01ppm。

在以上所述的方法中，优选地，步骤(3)中，根据步骤(2)中所得非碱性氮化合物含量W判断稠油生物降解程度，包括：

当W<3.0ppm时，所述稠油未被生物降解，即其生物降解程度为无；

当3.0ppm≤W<9.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为轻微；

当9.0ppm≤W<20.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为中等；

当20.0ppm≤W≤30.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为严重；

当W>30.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为极其严重。

在以上所述的方法中，所用负离子电喷雾电离源及傅里叶变换离子阱质谱均为常规设备，并且除了以上所述的负离子电喷雾电离源蒸发温度、傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围以及傅里叶变换离子阱质谱的离子传输管温度外，本领域技术人员可以根据现场实际需要合理设置负离子电喷雾电离源及傅里叶变换离子阱质谱的其他参数进行电离及定量分析，只要保证可以实现本发明的目的即可。

本发明所提供的根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法对个人经验依赖程度低，能够从石油组学角度较为精确地确定不同稠油的生物降解程度差异。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例8中所得到的质谱图。

图2为本发明实施例8中DBE与非碱性氮化合物的碳原子数c之间的关系图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入56mg取自塔里木油田新垦7004井的稠油(记为稠油A)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量W按照以下标准判断稠油生物降解程度；

当W<3.0ppm时，所述稠油未被生物降解，即其生物降解程度为无；

当3.0ppm≤W<9.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为轻微；

当9.0ppm≤W<20.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为中等；

当20.0ppm≤W≤30.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为严重；

当W>30.0ppm时，所述稠油的生物降解程度为极其严重。

本实施例中，稠油A中非碱性氮化合物的含量以及稠油A的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例2

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入111mg取自塔里木油田新垦8-1X井的稠油(记为稠油B)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油B中非碱性氮化合物的含量以及稠油B的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例3

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入156mg取自塔里木油田哈15-8井的稠油(记为稠油C)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油C中非碱性氮化合物的含量以及稠油C的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例4

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d10-苯并[C]咔唑加入200mg取自塔里木油田新垦9-9井的稠油(记为稠油D)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油D中非碱性氮化合物的含量以及稠油D的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例5

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入255mg取自塔里木油田哈16-1井的稠油(记为稠油E)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油E中非碱性氮化合物的含量以及稠油E的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例6

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入321mg取自塔里木油田哈8-C井的稠油(记为稠油F)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油F中非碱性氮化合物的含量以及稠油F的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例7

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d10-苯并[C]咔唑加入350mg取自塔里木油田哈701-15井的稠油(记为稠油G)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油G中非碱性氮化合物的含量以及稠油G的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例8

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入450mg取自塔里木油田哈17C井的稠油(记为稠油H)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃，所得质谱图见图1所示；由于傅里叶变换离子阱质谱能够精确获取非碱性氮化合物的精确分子量，根据精确分子量可以准确获得非碱性氮化合物分子式CcHhNn(其中，c、h及n均为正整数)，据此可以计算等效双键数DBE＝c-(h/2)+(n/2)+1；再对DBE与非碱性氮化合物的碳原子数c作图，见图2；最后将图2中所有非碱性氮化合物与已知含量的内标物进行归一化处理即可得到本实施例中所有非碱性氮化合物的含量为6.39ppm；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油H中非碱性氮化合物的含量以及稠油H的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例9

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入555mg取自塔里木油田哈9C井的稠油(记为稠油I)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油I中非碱性氮化合物的含量以及稠油I的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例10

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入560mg取自塔里木油田哈19井的稠油(记为稠油J)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油J中非碱性氮化合物的含量以及稠油J的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例11

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入560mg取自塔里木油田哈17H井的稠油(记为稠油K)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油K中非碱性氮化合物的含量以及稠油K的生物降解程度判断结果如下表1所示。

实施例12

本实施例提供了一种根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

将0.056μg的d8-咔唑加入560mg取自塔里木油田哈66井的稠油(记为稠油L)中，利用负离子电喷雾电离源将稠油中的非碱性氮化合物电离，其中负离子电喷雾电离源蒸发温度为200-250℃；

再利用傅里叶变换离子阱质谱定量分析稠油中非碱性氮化合物，获得稠油中非碱性氮化合物的分子组成特征与含量(含量数据可参考实施例8中的相应方法获得)，其中傅里叶变换离子阱质谱所检测的分子量范围为200-700，定量分析中该质谱的离子传输管温度为200-250℃；

根据稠油中非碱性氮化合物的含量按照以上实施例1中的标准判断稠油生物降解程度。

本实施例中，稠油L中非碱性氮化合物的含量以及稠油L的生物降解程度判断结果如下表1所示。

表1稠油A-L中的非碱性氮化合物的含量及生物降解程度分类表

综上可见，本发明所提供的根据石油组学判断稠油生物降解程度的方法对个人经验依赖程度低，能够从石油组学角度较为精确地确定不同稠油的生物降解程度差异。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。