Geochemische Untersuchung an Erdöl- und Muttergesteinsasphaltenen und ihre Bedeutung für die Kohlenwasserstoffbildung

Erdölasphaltene, Muttergesteinsasphaltene und Muttergesteinskerogene wurden mittels verschiedener analytischer Pyrolysetechniken bezüglich ihres Kohlenwasserstoff-genesepotentials untersucht. Besonderes Interesse wurde hierbei der kompositionellen Zusammensetzung der generierten Kohlenwasserstoffe in Zusammenhang stehender kinetischer Parameter gewidmet. Asphaltene gelten als chemisch veränderte Fragmente der Kerogene in Muttergesteine. Deshalb wird der chemischen Untersuchung der Kohlenwasserstoffgenese an Asphaltene große Bedeutung für zukünftige Explorationstechniken zugemessen. Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation zeigen jedoch, dass Erdöl- und Muttergesteinsasphaltene, sowie die zugehörigen Kerogene bedeutende Unterschiede in der Zusammensetzung gebildeter Kohlenwasserstoffe und der kinetischen Parameter aufzeigen. Dies ist vor allem an Proben einer untersuchten Typ II-S Erdöllagerstätte ersichtlich. Die hier untersuchten Erdöl- und Muttergesteinsasphaltene zeigen eine geringere thermische Stabilität im Vergleich zum Kerogen auf. Die untersuchten Pyrolysate konnten jedoch keine strukturellen Unterschiede aufzeigen, die die beobachteten Reaktivitätsunterschiede erklären könnten. Die allgemeine Auffassung, dass die Konzentration von organisch gebundenem Schwefel für ungleiche Reaktivität verantwortlich ist, kann für die analysierten Typ II-S Proben nicht bestätigt werden. Die Asphaltene besitzen geringere Konzentrationen organischen Schwefels, zeigen jedoch höhere Reaktivität im Vergleich zum Kerogen. Es ist daher wahrscheinlicher, dass ungleiche Schwefelbindungen in Asphaltene und Kerogene für Unterschiedliche in der Kohlenwasserstoffspaltung bei thermischem Stress verantwortlich sind. Außerdem zeigen Pyrolysate von Asphaltene und Kerogene auch deutliche Unterschiede in der Aromatizität gebildeter Kohlenwasserstoffe. Die höchste Aromatizität zeigen Pyrolysate der Muttergesteinsasphaltene, mittlere jene der Kerogene, und die niedrigste Aromatizität wurde für Pyrolysate der Erdölasphaltene ermittelt. Untersuchungen mittels MSSV-Pyrolyse an einem schwefelreichen Erdölasphalten und an einem verwandtem Kerogen zeigten weitere Unterschiede hinsichtlich der Gasbildung unter individuellem thermischen Stress und der Isotopenzusammensetzung bestimmter generierter Gase. Trotzdem sind die ermittelten geologischen Vorhersagen zur Gasbildung, sowie das Verhältnis von generiertem Gas zu Öl (GOR) bemerkenswert gleich. Zum Vergleich wurden weitere Proben von Asphaltene und Kerogene aus einer Typ II Erdöllagerstätte und Asphaltene einer Typ II/III Lagerstätte untersucht. Die Asphaltene des marinen Erdölsystems zeigen gleiche strukturelle Unterschiede zum Kerogen wie zuvor beschrieben. Die gesamtkinetischen Parameter der Kohlenwasserstoffbildung sind jedoch für Typ II Asphaltene und verwandtem Kerogen sehr ähnlich.Non-isothermal open system pyrolysis - gas chromatography and bulk petroleum generation experiments were performed on type II-S petroleum asphaltenes, source rock asphaltenes and related source rock kerogens to evaluate petroleum composition and generation timing. The results show that despite the traditionally assumed similarities between petroleum asphaltenes and their related kerogens, significant differences in petroleum generation timing and composition occur, at least for the studied type II-S petroleum system. Petroleum asphaltenes and source rock asphaltenes are less stable and show tighter petroleum formation windows than kerogens when extrapolated to geological heating rates. However, no obvious structural links were found that could directly explain the observed reactivity differences from bulk kinetic measurements. But, the amount of organic sulphur is not proportional to the reactivity of petroleum generation from asphaltenes at lower thermal stress. More likely is, that kerogens and asphaltenes posses different positions and types of sulphur bonds resulting in cracking of covalent bonds at different levels of thermal stress. Source rock asphaltenes, related kerogen, and oil asphaltene pyrolysates show major structural differences and differ in aromaticity and organic sulphur content. Highest aromaticity was found in pyrolysates of source rocks asphaltenes, medium from kerogens, and lowest aromaticity in pyrolysates formed from petroleum asphaltenes. In addition, the highest organic sulphur content was identified in kerogen pyrolysates, whereas pyrolysates of both types of asphaltenes do not show a major difference in the content of organic sulphur. Based on the n-alkyl chain length distribution the kerogen pyrolysates predict the field of the paraffinic-naphtenic-aromatic low-wax oil generating facies. Pyrolysates of both asphaltene types plot at a triple point predicting P-N-A low and high wax, as well as paraffinic oil generating facies. These predictions however do not correlate with the asphaltic natural oils found in this petroleum system. The pyrolysates from both types of asphaltenes, as well from kerogens show differences such as alkane / alkene ratios, xylene distributions, and toluene/ xylenes ratios, which can be attributed to different concentrations of precursors within the asphaltene and kerogen macromolecules