원유 중 유기산은 원유 산가에 영향을 미치는 주요 요인이다. 오랫동안 유기산의 근원에 대해 여러 가지 인식이 있었고, 그 정확한 형성 메커니즘에 대한 체계적인 설명은 아직 이루어지지 않았다. (윌리엄 셰익스피어, 유기산, 유기산, 유기산, 유기산, 유기산, 유기산, 유기산) 그러나 유기산의 형성은 주로 생분해작용의 정도에 의해 통제된다는 것이 보편적으로 받아들여지고 있다. 유기산은 세균 대사작용의 부산물이기 때문이다. 수단 고산값 원유의 형성은 주로 생분해작용으로 인한 것이지만, 일부 원유는 생분해된 고산값 원유와 정상 원유의 혼합으로 형성된다. 이 섹션에서는 생물분해작용 연구부터 시작하면서 생물분해작용 이외의 다른 영향요인을 검토한다.
첫째, 생분해가 원유 산가에 미치는 영향
수단 고산값 원유에 대한 분석에 따르면 생분해작용은 고산값 원유의 가장 중요한 원인 중 하나인 것으로 나타났다. 즉, 생분해작용은 고산값 원유를 형성하는 데 필요한 조건이다. 일부 유기산은 저장층에서 생분해작용에 의해 쉽게 형성되기 때문이다.
1. 원유 중도, 족조성, 황 함량과 산가의 관계
생분해작용의 정도는 원유의 심한 API, 포화/방향비, 극성화합물 함량으로 표현될 수 있다. 그림 2-44, 그림 2-45, 그림 2-46 은 각각 원유의 중증, 포화/방향비 상대적으로, 비 탄화수소 함량과 산가의 양의 상관 관계는 비 탄화수소+아스팔트와 산가의 상관 관계 (그림 2-47) 보다 현저히 높다. 이는 유기산이 주로 산소 화합물로 구성되어 있고 산소 화합물은 주로 비 탄화수소에 존재하기 때문이다.
그림 2-44 원유 중도와 원유 산가의 관계
그림 2-45 원유 포화/방향비와 원유 산가의 관계
그림 2-46 원유 극성 화합물과 원유 산가의 관계
그림 2-47 수단 원유산치와 비탄화수소의 관계
원유의 황화합물은 탄화수소에 비해 안정성이 강하고 항생물분해력이 강하기 때문에 그림 2-48 에 나와 있는 황함량과 산치가 양선형으로 관련되어 있어 황함량이 원유의 총산값에 결정적인 역할을 한다는 것을 확신할 수 없다. 생분해작용이 원유의 황부를 유발할 수 있기 때문이다.
그림 2-48 원유 황 함량과 원유 산가의 관계
2. 생분해작용을 반영하는 바이오 마커 매개변수와 산가의 관계
생분해작용을 직접 반영하는 바이오마커 25-하로탄은 메탄의 함량 비율과 산치가 대수적으로 관련되어 있다 (그림 2-49). 외할머니알칸은 메탄에 비해 생분해에 더 취약하기 때문에, 외할머니알의 호알칸에 대한 비율도 생물분해작용 정도를 반영할 수 있는데, 이 비율은 원유산치와 지수적으로 음의 상관관계가 있다 (그림 2-50).
그림 2-49 원유 25-메탄함유량과 원유산가의 관계
둘째, 원유 산가에 대한 원시 모재 및 퇴적 환경의 영향
연구에 따르면 스테로이드, 메탄은 각각 조류와 세균 미생물에서 비롯되며, 외할머니/식비는 원암 원시 퇴적 환경의 산화 복원 정도를 반영하고, 이벤조 티 오펜/식탄비는 원암해, 육상퇴적 환경을 반영한다. 지역 지질 배경 분석과 함께 그림 2-51 은 수단 원유가 육지의 짠물-반짠물 호수 퇴적 환경에서 유래했다는 것을 보여준다. 이 퇴적 환경에서는 원유 PR/PH < 2 이지만 변화가 커서 0.37 ~ 1.94 사이이지만 산가의 변화와는 무관하다 (그림 2-52).
그림 2-50 원유 외할머니탄과 메탄의 비율과 원유산가의 관계
그림 2-51 은 원유 원암의 원래 퇴적 환경을 반영하는 생표 매개변수
그림 2-52 원유 외할머니/식비와 원유 산가의 관계
원유 포화화 브롬의 비율과 감마왁스 모두 퇴적수의 계층화성을 반영할 수 있으며 그림 2-53 과 그림 2-54 는 이 비율의 변화가 원유의 산가에 영향을 미치지 않는다는 것을 보여준다. 원유 스테로이드/브롬비 및 디 벤조 티 오펜/식산 비율의 변화는 모두 산치와 무관하다 (그림 2-55, 그림 2-56).
그림 2-53 원유 리터 알칸 비율과 원유 산가의 관계
그림 2-54 원유 감마 왁스 함량과 원유 산가의 관계
그림 2-55 원유 스테로이드/호오비와 원유 산가의 관계
그림 2-56 원유 디 벤조 티 오펜/식탄비와 원유 산가의 관계
셋째, 유기물 성숙도가 원유 산가에 미치는 영향
그림 2-57 원유 Ts/(Ts+Tm) 비율과 원유 산가의 관계
표 2-6 에는 원유 스테로이드, 이질화 매개변수 값이 나와 있으며, 원유 성숙도 Ro 가 0.9 정도여야 한다는 것을 반영하고 있으며, Melut 및 Muglad 분지 원유 C29 스테로이드 20S/20S+20R 은 0.36 ~ 0.61 로 성숙액셀러레이터 한계치인 0.25,C29 스테로이드 플루토늄보다 높다. 서로 다른 생성 센터의 원유 성숙도에 차이가 있지만 원유 산가는 성숙도 변화와 무관하다 (그림 2-57, 그림 2-58).
넷째, 산성 화합물 조성과 산가의 관계
화학적 구성은 거시적인 성질을 결정한다. 원유산가의 크기는 석유산의 유형과 함량에 따라 결정되며, 이미 확인된 구조 유형에는 사슬 지방산, 이소프렌산, 순환메탄산, 방향산, 무기산이 포함된다. 알킬 페놀 화합물도 석유산의 일부이다. 연구 대상과 연구 방법이 다르기 때문에, 석유산 구성에 관한 연구 결과는 매우 다양하며, 사람들은 석유산 구성과 산가 사이에 정량관계를 맺기를 원한다. 연구된 대부분의 원유에서 정구지방산은 원유산값에 크게 기여하지 않는다 (그림 2-40, 그림 2-59).
그림 2-58 원유 스테로이드 이성체 화 매개변수와 원유 산가의 관계
그림 2-59 수단 원유 지방산과 메탄산의 농도비와 산가의 관계
석유산의 잡원자화합물 구성 유형은 복잡하고, 종류에 따라 화합물의 산성 강약이 다르기 때문에, 어떤 종류의 화합물 구성이나 농도 데이터를 통해 원유의 산가를 예측하는 것은 이론적으로 통하지 않는다. 그러나 산성 화합물의 구성 특징을 통해 산성값의 높낮이를 정 성적으로 묘사할 수 있다. 예를 들어, 카르복실산 화합물은 석유산의 중요한 구성 요소이며 비교적 산성이 강하고, 카르복산 함량이 높은 원유는 일반적으로 높은 산치를 가지고 있다.
원유에 따라 7 가지 잡원자화합물 유형의 상대적 풍도에 큰 차이가 있지만, 총 산치와 잡원자 유형의 상대적 풍도는 일정한 규칙성을 보여 주며, 전반적으로 고산값 원유 중 O2 는 상대적으로 풍도가 높고 N 은 상대적으로 풍도가 낮다. 수단 지역의 원유의 산가의 차이는 매우 크다. O2 류 화합물의 상대적 풍도와 산치 사이에는 일정한 양의 상관관계가 있는 반면, N 류 화합물은 오히려 O2 류 화합물이 산가를 결정하는 주요 요인이며, N 류 화합물의 산가 기여도는 비교적 작다 (그림 2-60, 그림 2-61). O2 와 N 류 화합물 외에 일부 샘플에서 O1 류 화합물의 함량도 비교적 높다. 그 분자수소 손실 최대 Z =-6, 페놀류 화합물, O1 류 화합물 함량이 높은 원유는 대부분 산치가 낮지만 상대 함량과 산값 사이에는 지수 음의 상관관계가 있다 (그림 2-62). 원유 디 벤조 카바 졸과 카바 졸의 비율은 산값과 좋은 선형 관계를 갖는다 (그림 2-63).
그림 2-60 수단 원유 O2 화합물 함량과 산가의 관계
그림 2-61 수단 원유 N1 류 화합물 함량과 산가의 관계
그림 2-62 수단 원유 O1 화합물 함량과 산가의 관계
그림 2-63 수단 원유 디 벤조 카바 졸의 카바 졸 비율과 산가의 관계
다섯째, 원유 적외선 작용기 구성과 산가의 관계
그림 2-64 는 수단 원유산치와 원유 관능단 매개변수의 관계도이다. 샘플 산가는 원유 자체의 지방도, 방향도, 산화도와 뚜렷한 대조는 없지만, 방향환 대체지수 1 과 2, 그리고 황산산화물 기단이 증가함에 따라 증가한다. 산가치가 증가함에 따라 샘플의 지방족 가지지수, 체인 길이 지수, 고리 방향화 지수가 모두 감소했지만 고산치에서는 변화가 크지 않았다.
그림 2-65 는 수단 원유산치와 원유산메틸 그룹 관능단 매개변수의 관계도이다. 원유가 경미한 생분해산치가 증가하기 시작했을 때, 원유산 메틸 성분의 지방도와 산화도가 현저히 증가하여 방향도가 낮아졌다는 것이 분명하다. 그러나 산가치가 계속 증가함에 따라 방향도가 증가하고 지방도와 산화도가 다시 떨어지는 추세다. 수단 원유산메틸 그룹 관능단으로 구성된 두드러진 특징은 높은 황산화물 기단 함량과 높은 지방족 가지지수다.
산소 화합물 구성은 원유의 원인과 생분해작용을 연구하는 데 중요한 정보를 제공할 수 있으며, 이미 연구자들의 관심을 끌고 있다. 적외선 스펙트럼, ESI－FTMS, 기색 스펙트럼 스펙트럼 등 분석 기술을 통해 수단 고산가 원유에서 석유산의 구성을 체계적으로 연구해 다음과 같은 인식을 얻었다.
(1) 석유산성 성분은 주로 산소, 질소를 함유한 잡원자 화합물로 이루어져 있으며 분자량은 150 ~ 800 사이에 분포되어 있으며 평균 분자량은 일반적으로 400 ~ 500 사이이며 분자의 주요 잡원자 유형은 N, O, O2, NO, NO2, O3, O4 등이다. 이 중 N 과 O2 는 풍도가 가장 높은 화합물 유형이며, 대부분의 원유에는 페놀류 화합물이 함유되어 있지만 그 함량은 원유마다 크게 다르다. 산치가 높은 원유 O2 류 화합물은 상대적으로 풍도가 높으며, 카르복산 함량은 산가의 높낮이에 주요한 결정 작용을 한다.
(2) 감정할 수 있는 카르복실산 화합물 분자에는 지방산이 있는데, 여기에는 C10－C34 정구지방산, C18－C21 류 이소프렌 이성질지방산이 포함된다. 트리 시클로 테르펜 나프 텐산, 나프 텐산을 포함한 나프 텐산; 방향산, 단방, 삼방향메탄산, 일환-오환의 방향산 등을 포함한다. 대부분의 원유에서 구조를 확인할 수 있는 카르복실산 화합물은 석유 카르복실산의 극히 일부에 불과하다.
(3) 생분해원유산치가 일반적으로 높고, 산성화합물은 순환메탄산을 위주로 하며, 일환, 육환환환 메탄산은 상대적으로 풍도가 높지만, 분해도에 따라 원유 중환메탄산 구성은 여전히 큰 차이가 있다. 분해도가 증가함에 따라, 메탄산과 지방산의 상대적 함량 비율이 증가하고, 일원산 화합물은 산성 그룹 중 상대적 함량이 증가하고, 나프 텐산 중 다환 메탄산의 상대적 함량이 증가하고, 이환-삼환 메탄산은 상대적 풍도가 가장 높은 카르복실산 화합물이 된다. 메탄산은 분해도가 높은 원유에서 보편적으로 존재한다. 비알칼리성 질화물은 생분해 과정에서 분자 축합도가 증가하고, 벤조 카바 졸, 디 벤조 카바 졸 화합물의 분자량 분포는 생분해 정도와 좋은 상관 관계를 가지며, 분해도가 증가하고 평균 분자량이 감소하면 알킬 측사슬이 짧아진다.
그림 2-64 수단 원유 산치와 원유 관능단 매개변수 관계
그림 2-65 수단 원유 산치와 원유 메틸 에스테르 관능단 매개변수의 관계
요약하면 원유의 산가는 퇴적 미상의 변화, 유기질 성숙도의 변화와 무관하며 생분해작용의 정도와 밀접한 관련이 있다.
산가의 주요 공헌은 나프 텐산에서 비롯되며 지방산의 기여도는 작고 산가에 거의 영향을 미치지 않습니다. 결론적으로, 수단 지역의 고산성 원유의 형성은 주로 원유가 강한 생분해작용으로 인한 것이다.