中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所實驗地質(zhì)技術(shù)之傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜分析技術(shù)

中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所引進了傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry，F(xiàn)T-ICR MS)，該儀器(圖1)超導磁體強度為12 T(特斯拉)。FT-ICR MS 具有超高的分辨率(>200萬)、質(zhì)量準確度(<0.3×10-6)，可以精確確定石油分子中所含的C、H、O、N、S及它們主要同位素組成，結(jié)合所配置的電噴霧電離源(ESI)、大氣壓光電離源(APPI)及大氣壓化學電離源(APCI)，該儀器可以在分子層面上實現(xiàn)對石油地質(zhì)樣品弱極性的多環(huán)芳烴、含硫化合物及中、高極性的NSO雜原子化合物的精細組成分析。

與傳統(tǒng)的氣相色譜質(zhì)譜儀(GCMS)相比，該儀器可以突破樣品沸點限制，對未經(jīng)分離的原油樣品進行直接分析，大大拓展了對有機大分子極性化合物的檢測范圍，可以對分子量在100～10 000 Da的極性化合物進行檢測，獲取復雜有機混合物中化合物類型、分子式、相對豐度及分子縮合度(DBE)等信息(圖2)。在石油勘探開發(fā)研究領域，該技術(shù)主要應用于：(1)石油組學研究，包含非烴、瀝青質(zhì)中NSO等化合物組成剖析；(2)油氣田排出水中有機質(zhì)組成分析；(3)烴源巖沉積環(huán)境及熱演化特征研究；(4)油源對比和油氣運移示蹤研究；(5)高酸稠油成因和次生改造研究；(6)非常規(guī)領域中頁巖油、致密油成藏示蹤研究等。

由于石油地質(zhì)樣品中的NSO雜原子化合物包含有豐富的地質(zhì)地球化學信息，該技術(shù)將極性化合物的檢測范圍拓展到分子量更大、極性更強的石油分子，研究成果推動了大分子非烴地球化學學科的發(fā)展，理論和應用價值巨大；同時，該技術(shù)形成的一些創(chuàng)新性成果已成功應用于常規(guī)和非常規(guī)油氣勘探開發(fā)領域。