中國石化石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所實驗地質技術之傅立葉變換離子回旋共振質譜分析技術

中國石化石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所引進了傅立葉變換離子回旋共振質譜(Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry，FT-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對石油地質樣品弱極性的多環芳烴、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。

與傳統的氣相色譜質譜儀(GCMS)相比，該儀器可以突破樣品沸點限制，對未經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)。在石油勘探開發研究領域，該技術主要應用于：(1)石油組學研究，包含非烴、瀝青質中NSO等化合物組成剖析；(2)油氣田排出水中有機質組成分析；(3)烴源巖沉積環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)非常規領域中頁巖油、致密油成藏示蹤研究等。

由于石油地質樣品中的NSO雜原子化合物包含有豐富的地質地球化學信息，該技術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展，理論和應用價值巨大；同時，該技術形成的一些創新性成果已成功應用于常規和非常規油氣勘探開發領域。