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原油中苯基及含氧多环芳烃的地球化学意义

杨禄  
【摘要】:多环芳烃化合物,以及其烷基取代物系列,已被用于研究石油和烃源岩有机质的沉积环境、成熟度等。然而,这些化合物苯基取代系列的研究则很少。此外,与含硫杂原子多环芳烃相比,含氧杂原子多环芳烃在地球化学研究中的应用也较少。本论文选取海、陆相不同沉积环境的烃源岩和原油,对部分苯基多环芳烃进行了鉴定,并对苯基系列和甲基二苯并呋喃系列化合物在样品中的分布特征进行了分析,验证了前人提出的地球化学指标,以及提出新的地球化学参数。通过标样共注,首次在湖相页岩有机质中检出苯基二苯并呋喃系列化合物(PhDBFs),并提出了2项能判识有机质成熟度的PhDBF比值,即,PhFR-1=4-/2-PhDBF、PhFR-2=4-/(2+3)-PhDBF。分析发现,随着有机质成熟度的增加,2个PhDBF比值也逐渐增加。值得注意的是,PhFR-1、PhFR-2与镜质组反射率的相关系数(R~2=0.89和R~2=0.88),高于甲基菲指数-1、甲基二苯并噻吩指数与镜质组反射率的相关系数(R~2=0.75和R~2=0.70),说明2个PhDBF比值能作为有效的成熟度指标。PhFR-1和PhFR-2主要适用于评价成熟阶段的原油和有机质(R_O≥0.6)。本次研究发现,陆相沉积环境样品的m/z 182质量色谱图中,4-甲基二苯并呋喃(4-MDBF)、2-和3-MDBF、1-MDBF,4个化合物所形成的三个峰,呈现出一个不规则的倒“V”型;而海相沉积环境样品中,不会呈现出这种分布。根据MDBF异构体的分布特征,建立了(1+4)-/(2+3)-MDBF与姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)的相关关系图版,该图版能将多种沉积环境来源的样品区分开;与以往常用图版相比较(如二苯并噻吩/菲与Pr/Ph的相关图版、或烷基二苯并噻吩/烷基二苯并呋喃与Pr/Ph的相关图版),其优越性在于,新图版能有效区分海相页岩和湖相页岩来源的样品。本论文首次将参数苯并[b]萘并[2,1-d]噻吩/(苯并[b]萘并[2,1-d]噻吩+苯并[b]萘并[1,2-d]噻吩),应用于陆相碎屑岩油藏原油充注与运移路径的研究中。结合其它参数,如4-/1-甲基二苯并噻吩(4-/1-MDBT)与DBTs总量的示踪结果表明,北部湾盆地福山凹陷古近系油藏的原油,整体上呈现出自东北至西南的运移方向;由此推测出,白莲次凸往白莲次凹的上游方向圈闭为油气的有利勘探区域,研究区的原油来自白莲次凹烃源灶。此外,本次研究通过对比化合物分子的表面积发现,相对于1-MDBT,表面积较大的4-MDBT分子,在油气疏导层中的吸附性更强,因此化合物分子表面积的大小也是影响地色层分馏效应的一个重要因素。


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