[发明专利]一种放射性生烃模拟实验方法

说明书

本发明提供了一种放射性生烃模拟实验方法。该方法包括以下步骤：取样品置于铝罐中；将铝罐封闭；将密闭后的铝罐置于反应室中，接受放射源的辐照；将铝罐取出，待辐射剂量降至安全阈值内，进行实验分析；对铝罐内生成的气体、液体产物和固体残留物分别进行分析，获取产物组成信息；通过不同辐照强度和辐照时间的对比实验，实现放射性生烃过程的定量描述和生烃产物鉴定。

技术领域

本发明涉及一种放射性生烃模拟实验方法，适用于有机-无机复合生烃研究范畴，可用于解释深部普遍存在的放射性异常对有机质生烃过程及产物特征的影响，属于石油地质勘探技术领域。

背景技术

随着油气勘探不断深入，超深层及古老地层逐渐成为重大接替领域。传统的油气生成理论是以Tissot模式为基础，主要强调有机质成烃所需的温度和时间的补偿作用。新的勘探层系和领域所面临的一个重大科学问题，则是高温高压条件下的有机-无机相互作用，其中深部普遍存在的放射性异常对生烃过程及产物特征的影响值得探索。前人研究发现，放射性作用会导致有机质成熟度升高，生烃强度变大，产物类型也向气态转移。

核化学的研究结果表明，温度、压力、磁场都不能显著地影响放射性核素的衰变过程。这是由于温度只能引起核外电子状态的变化，而放射现象是由原子核内部变化引起的，同核外电子状态的改变关系很小。因此，放射性作用对有机质成熟演化的影响可能只跟放射性强度和时间尺度有关，而与地质演化史无关，不受成岩、深埋深成和岩浆侵入烘烤等地质作用的影响，其作用途径可分为放射成因热加成和放射性粒子轰击两种。

深部地质埋深作用造成的封闭环境，有助于放射性成因热累积，进而增加有机质成熟度，加速烃源岩热演化，类似于深埋深成作用。一个中等规模铀矿床每年释放出超过300亿焦耳的放射性成因热，相当于1000吨优质煤炭燃烧所释放的热能。塔里木盆地轮南地区和鄂尔多斯盆地西南地区因放射性成因热增加的地温梯度均超过3.0℃/km。而到地球更深处，这种放射性成因热最高可占到地幔热流的一半，大地热流的30％～40％，在莫霍界面处产生的最高温度和热流可达300℃和25mW/m²。因此，放射性成因热所致增温效应对有机质成熟生烃以及深部油气藏的改造作用不容忽视。

放射性粒子轰击则容易导致干酪根及大分子化合物在低温下发生分解、断裂和重组，促进烃类生成和次生改造。上世纪20年代曾提出的石油放射性成因说就是以烃源岩与放射性元素共存的地质实际为前提。经γ射线作用的有机质在低温下也可以发生分解，沥青质裂解成轻烃化合物，脂肪酸变为石蜡烃，环烷酸变为环烷烃，饱和烃变成烯烃(FrolovE B,Smirnov M B,Melikhov V A,Vanyukova N A.Olefins of radiogenic origin incrude oils.Organic Geochemistry,1998,29(1-3):409-420)。而目前有关放射性作用如何影响烃类生成过程及其产物类型的实验证据仍十分缺乏，尚没有指示放射性作用强度的生物标志化合物的相关报道，也无法对放射性作用对有机质生烃的影响给予定量评价。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的一个目的在于提供一种放射性生烃模拟实验方法，模拟地质条件放射性演化史。

本发明的放射性生烃模拟实验方法，主要是通过短时间大剂量的放射性作用来弥补地质时间不足，模拟地质条件放射性演化史，利用放射化学、核化学和油气地球化学的综合研究手段，对辐照前后的产物成分、有机质成熟度等进行分析，定量探讨放射性作用对生烃过程及产物类型的影响，回答地质条件下放射性生烃的可行性及标定参数。

具体地，本发明提供了一种放射性生烃模拟实验方法，该方法包括步骤：

(1)取样品置于铝罐中；

(2)将铝罐封闭；

(3)将密闭后的铝罐置于反应室中，接受放射源的辐照；

(4)将铝罐取出，待辐射剂量降至安全阈值内，进行实验分析；