生物降解作用是造成地下储层原油物理性质和化学性质发生改变的重要次生改造作用之一。世界上大多数油藏都遭受了微生物降解作用和改造,造成原油粘度和酸值增加、品质和经济价值降低。生物降解作用对原油化学组成产生极大的影响,造成原油中烃类化合物不断地被降解消耗,富集非烃类化合物,从而导致用于表征原油成熟度、沉积环境、有机质类型和油源对比等常规地球化学参数失效。因此,厘定生物降解作用对原油化学组成的影响对生物降解原油资源勘探与开发具有重要的指导意义。泌阳凹陷北部斜坡带作为凹陷内部的一个次级构造单元,其内部广泛分布着遭受不同程度生物降解作用的原油,非常适合作为油藏生物降解过程的研究对象。本研究选取来自泌阳凹陷北部斜坡带遭受生物降解作用的原油样品,并结合有氧条件下生物降解模拟实验来研究生物降解作用对原油化学组成的影响。论文取得的主要认识和成果如下:1.结合气流吹扫-微量注射器萃取装置（GP-MSE）和全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC TOF-MS）开发了一种快速简单分离分析原油中羧酸化合物的方法。与传统萃取方法相比,该方法耗时短、节约溶剂和样品用量。整个萃取过程只需要8 min,只消耗150μL有机溶剂和5 mg原油样品。与传统一维气相色谱相比,全二维气相色谱分辨率高、峰容量大,对原油中单体羧酸化合物具有很好的分析效果。2.研究区油藏生物降解作用对原油中烃类化合物的降解消耗具有规律性。饱和烃化合物中,正构烷烃最先被降解消耗,其次为无环类异戊二烯烃,最后为甾烷和萜烷等生物标志化合物。芳烃化合物抗生物降解能力与苯环的数量、取代基的数量、取代基的位置和化合物的分子构型密切相关。一般来说,随着苯环数量和取代基数量的增多,芳烃化合物抗生物降解能力越来越强。随着生物降解等级的增加,原油中脂肪酸的丰度呈现先增加后减小的趋势;大部分环烷酸的丰度逐渐增加直至保持相对稳定,而一些低碳数环烷酸的丰度在强烈生物降解阶段出现轻微降低趋势。结合前人研究成果和本研究发现,推测羧酸化合物是原油生物降解过程的中间产物,生物降解过程中在产生酸的同时也会消耗酸。在生物降解早期阶段,大量的链烷烃被降解消耗,脂肪酸的生成量大于消耗量,导致其丰度逐渐升高;在生物降解中期的某一个阶段,脂肪酸的产生与降解会达到一个平衡状态;在生物降解晚期阶段,已没有充足的链烷烃被降解生成脂肪酸,脂肪酸的消耗量大于生成量,导致其丰度降低。在强烈降解阶段,原油中抗降解能力较强的环烷烃会继续被降解消耗产生环烷酸,导致其丰度升高然后趋于稳定平衡状态。3.对泌阳凹陷原油进行有氧生物降解模拟实验,分析研究区原油在模拟有氧生物降解过程中各化学组成的变化。有氧模拟降解过程中,原油中饱和烃化合物逐渐减少,饱和烃中各组分抗降解能力由弱到强为:正构烷烃＜异构烷烃＜甾烷＜藿烷;当模拟生物降解等级大于3级时,芳烃化合物遭受严重的破坏,随着苯环数量的增多其抗降解能力由弱到强为:萘＜菲＜三芴＜（?）＜芘＜三芳甾。随着模拟有氧生物降解等级的增加,原油中脂肪酸和单环环烷酸的丰度呈现先增加后降低的趋势。4.油藏生物降解与模拟有氧生物降解存在一些差异,但原油化学组成整体变化趋势相同,因此有氧条件下生物降解模拟实验在一定程度上可以反映油藏中原油的生物降解情况。油藏生物降解受到多重因素的控制。泌阳凹陷北部斜坡带原油生物降解程度的差异性是地层温度、埋藏深度和构造断裂活动等多重影响因素叠加的结果。