咔唑及其烷基取代同系物是石油中主要中性含氮化合物，是油藏地球化学研究中广泛应用的油气运移方向和充注途径示踪分子标志物，其主要原理在于咔唑类分子的极性和氢键作用，造成该类分子在地下原油运移过程产生运移分馏效应，咔唑分子上取代基位置不同的异构体，其极性和氢键作用大小的差异，也造成不同异构体分子与输导层介质作用力的差异，因而异构体相对含量的大小和咔唑类含氮化合物总量的变化可以用来指示油气运移的方向和充注途径。本次研究采用分子模拟方法，计算了甲基咔唑和部分二甲基咔唑异构体与石英矿物的作用能大小，结果表明4-甲基咔唑（4-MCA）的作用能大于1-MCA，2,5-二甲基咔唑（2,5-DMCA）和2,4-DMCA都高于1,8-DMCA，据此构建了相应的油气运移方向示踪参数，并在北部湾盆地福山凹陷古近系砂岩油藏中得到成功应用。
图1 烷基咔唑与石英表面相互作用 (a) CA, (b) 4-MCA, (c) 1-MCA, (d) 1,8-DMCA, (e) 1,6-DMCA, (f) 2,5-DMCA
该成果于2020年发表在《Journal of Petroleum Science and Engineering》期刊。
论文信息：Han Qiuya, Li Meijun*, Liu Xiaoqiang, Jiang Weidong, Shi Shengbao, Tang Youjun, He Daxiang. Fractionation of alkylated carbazoles in petroleum during subsurface migration: Evidence from molecular simulation and application in sandstone reservoirs. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2020, 191. (DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107308)