Evaluation of oil generative potential of organic matter： DAC pyrolysis and FTIR analysis

生油岩是產油或是產氣在石油探勘上一直個重要的課題。石油在地層中雖然是歷經百萬年的歷練所累積而成，但吾人在實驗室中可使用較高溫度的熱裂解(pyrolysis)技術來縮短反應時間以模擬油氣的生成，藉此窺知有機物之生油潛能。本研究利用可以直接觀察及控制溫度的鑽石砧(DAC)，加上金屬墊片形成一封閉環境，去模擬自然界中油母質(kerogen)轉變為石油和天然氣的過程(catagenesis)，並與開放系統實驗之生油狀態作比較，探討有無重大之不同。本研究目的著重於從DAC熱裂解所觀察到的生油能力與FTIR所量測的有機物化學結構型態進行對比。
實驗樣品包括二十五個不同沉積環境的有機物以及十八個從煤中分離出來的煤素質(maceral)，以便了解個別煤素質群(fusinite、vitrinite、exinite group)的生油型態。本實驗中使用熱水式鑽石砧進行有機物的熱裂解分析，並以傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)分析有機物樣品之官能基，採用的吸收峰範圍為3010-3050、725-875 cm-1的芳香環類C-H以及2850-2960、1375、1430-1470 cm-1的直鏈類C-H。研究結果如下: (1)殼質組(exinite)的產油量最大、液體稀、最高產率之溫度(Tmax)較低，鏡質組(vitrinite)的產量次之、液體較濃、Tmax較高，而惰質組(fusinite)看不出明顯變化；殼質組產很多油和惰質組的幾乎不反應之現象都與一般認知相符，而部份鏡質組也有產油的情況與早期認為產氣的論點不同。(2)一般認為會產油的海相生油岩樣品皆沒被觀察出有產油，湖相的煤產油又產氣、液體較稀，三角洲平原的煤產油型態變化較大，陸相的煤一般認知為產氣但實驗證明仍有一些樣品能產出不算少的液態油。(3)在封閉系統和開放系統比較上，產油能力在封閉與開放系統是幾乎一致的，而產氣的現象則是在封閉系統中較容易被觀察到。(4)從煤素質樣品的FTIR分析中證實有機物直鏈類以殼質組最高、鏡質組次之、惰質組最低，其產量與生油能力有直接關係；隨著成熟度的增加有機物中芳香環比例也隨之提高。(5)同樣的FTIR方法應用於組成成分複雜的生油岩來說，相關性並不明顯，倘若僅利用此法推論生油岩之生油能力並不十分適當。