中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之傅立叶变换离子回旋共振质谱分析技术

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所引进了傅立叶变换离子回旋共振质谱(Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry，FT-ICR MS)，该仪器(图1)超导磁体强度为12 T(特斯拉)。FT-ICR MS 具有超高的分辨率(>200万)、质量准确度(<0.3×10-6)，可以精确确定石油分子中所含的C、H、O、N、S及它们主要同位素组成，结合所配置的电喷雾电离源(ESI)、大气压光电离源(APPI)及大气压化学电离源(APCI)，该仪器可以在分子层面上实现对石油地质样品弱极性的多环芳烃、含硫化合物及中、高极性的NSO杂原子化合物的精细组成分析。

与传统的气相色谱质谱仪(GCMS)相比，该仪器可以突破样品沸点限制，对未经分离的原油样品进行直接分析，大大拓展了对有机大分子极性化合物的检测范围，可以对分子量在100～10 000 Da的极性化合物进行检测，获取复杂有机混合物中化合物类型、分子式、相对丰度及分子缩合度(DBE)等信息(图2)。在石油勘探开发研究领域，该技术主要应用于：(1)石油组学研究，包含非烃、沥青质中NSO等化合物组成剖析；(2)油气田排出水中有机质组成分析；(3)烃源岩沉积环境及热演化特征研究；(4)油源对比和油气运移示踪研究；(5)高酸稠油成因和次生改造研究；(6)非常规领域中页岩油、致密油成藏示踪研究等。

由于石油地质样品中的NSO杂原子化合物包含有丰富的地质地球化学信息，该技术将极性化合物的检测范围拓展到分子量更大、极性更强的石油分子，研究成果推动了大分子非烃地球化学学科的发展，理论和应用价值巨大；同时，该技术形成的一些创新性成果已成功应用于常规和非常规油气勘探开发领域。