油气地球化学复习题(2)

2018-11-21 22:07

单糖,脂肪酸等,这些化合物还会进一步缩合成为干酪根,这一阶段可以生成生物甲烷气,若有机质中含有活化能较低的生物组分,如树脂体等还可以生成低熟油。 2.热催化生油气阶段

Ro值在0.6%—1.3%之间 微生物作用已基本停止,温度成为影响有机演化的关键因素,粘土矿物等对石油的形成有催化作用,这一阶段的主要生油物质是干酪根。这就是所谓的晚期干酪根生油学说,这个阶段的烃类已经成熟,主要标志是正构烷烃的奇偶优势消失,主峰碳数明显前移,奇偶优势消失这一特征在岩心抽提物和原油中都能得以体现。 3.热裂解生凝析气阶段

这一阶段的Ro值约为1.3%—2.0%,这一阶段发生两类反应,一是干酪根的继续降解;二是同时存在的原油的热裂解。之所以成为凝析气阶段有两个因素:第一烃类组分有利于凝析油气形成,干酪根降解产物的分子量也明显减小即干酪根降解物中低分子烃量增加,同时也伴随生气量增加,原油的热裂解又使气体和低分子量烃进一步增加;其二温度,压力条件有利于凝析油气形成,这一阶段埋藏较深,温度压力较高,有利于形成凝析油气藏。 4.深部高温生气阶段

这一阶段Ro>2.0%,液态烃已基本无法存在,高温是最主要的特征,无论是液态烃还是烃源岩中的未排出得残留烃都发生热裂解,有机碳出现甲烷化和石墨化,干气是这一阶段的典型烃类产物。

二、说明什么是Ro值,有何地质意义? 镜质组反射率(即Ro值):是沉积有机质中显微组分的一种,来源于高等植物的木质素和纤维素,由缩合的多环芳烃化合物组成,有光泽,随着地质条件下时间的增加和温度的增加,其反射率增加;相对其他显微组分,反射率增加幅度大,因而是良好的成熟度标志,而且不会出现退化现象。镜质体反射率代表了有机质所经历的最高成熟度。

地质意义:地质上常常依据镜质组反射率作为有机成熟作用的指标来划分有机质的演化阶段。

三、Ro用于表征沉积有机质演化程度的原理 镜质组反射率的测定不受成分变化的影响,与有机质成熟之间有着良好的相关性,又易精确测定,因而得到了广泛的应用。在煤的显微组分中,镜质组反射率变化幅度大,规律明显。大多数煤的显微组分以镜质体为主,在测定过程中容易识别,且便于横向对比。沉积岩中分散的镜质体具有和煤相似的有机分子结构,即以芳香环为核,具有烷基侧链。热成熟过程中侧链裂解作为挥发分析出,干酪根本身的芳构化和缩聚程度不断加大,形成更加密集的结构单元,从而使透射率降低,反射率增高。因此,镜质组反射率自然就成为生油岩经历的时间——古地温史,即有机质热演化程度的指标。实验和实践证明,镜质组反射率随埋深(温度)的增加呈指数增长。

(1) Ro<0.5%~0.7%为成岩阶段,有机质未成熟。 (2) 0.5%~0.7%2%为有机变质阶段,有机质过成熟,主要产干气。干酪根则经强烈的芳构化、缩聚而趋向于形成仅含碳元素的石墨。

第十到十二章

名词解释:

1、 生物标志化合物:又称分子化石,化学,是原油及沉积有机质中,来源于活的生物体,具有明显分子结构特征的有机化合物。 2、oep:奇偶优势参数。

3、 ?13c:?值——系指样品中稳定同位素比值相对于某一标准的对应比值的千分偏差。 4、分子标志物:凡是在地质和当代环境的样品中,借助分子立体化学结构或构型,同系物的组合形式,同位素的组合特征,可表征有机物所经历的生物、化学、物理和地质相关的有机分子叫分子标志物。

5、瑞利分馏:分离前不同物相间保持着热力学平衡,并处于封闭体系状态,但分离后相物质不断离开体系,不再与另一相保持平衡,这种在开放体系中进行的过程称之为瑞利过程,瑞利过程中发生的同位素分馏称之为瑞利分馏。

6、热力学平衡分馏: 可以包括许多机理很不相同的物理化学过程,但这些过程最终都能达到同位素分布的平衡条件,一旦同位素平衡状态建立后,只要体系的物理化学性质不发生变化,同位素在不同的物或物相中德分布就维持不变,这就是热力学平衡分馏。

7、 Tmax:是由Rock-Eval热解仪分析所得到的S2峰的峰顶温度,对应着实验室恒速升温

度的条件下热解产烃速率最高的温度。

8、 氢指数:IH=S2/TOC*100 (S2干酪根,TOC总有机碳) 反映有机质生烃能力的高低。 9、 氧指数:IO=S3/TOC*100 (S3有机氧)

10、庚烷值: 庚烷值=正庚烷/(环己烷-甲基环己烷之间的馏分和)*100%

11、异庚烷值:异庚烷值=(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/1顺3+1反3+1反2)-2甲基戊烷 12、甲基菲参数:MPI1=[1.5(2-甲基菲+3-甲基菲)]/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲) MPI2=3(2-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲) 13、甾烷成熟度参数:三芳甾烷/(三芳甾烷+单芳甾烷) 14、总烃:氯仿沥青“A”中饱和烃和芳香烃之和称为总烃。 15、氯仿沥青“A”:是指具有氯仿从沉积岩(物)中溶解抽提出来的有机质。 16、有机碳:指岩石中存在于有机质中的碳。 17、RO:(镜质体反射率)镜质体是沉积有机质中显微组分的一种,来源于高等植物的木质素和纤维素,由缩合的多环芳香烃化合物组成,有光泽,随地质条件下时间的增加和温度的增加,其反射率增加,是良好的成熟度标志。

18、族组成:石油的族组成包括饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质

19、生烃潜量:S1成为残留烃,S2成为裂解烃,S1+S2成为生烃潜量,也称生烃势

20、生物标志物:指存在于地壳和大气圈中的有机化合物,其分子结构必须与某种特定的天然先质化合物之间具有明确的联系。

一、生物标志物的化合物分类,在地化研究中有哪些用途?

正构烷烃、无环异戊二烯型烷烃、二环倍半萜、藿烷类、双萜、五环三萜、多萜、甾烷类、各种芳香烃化合物以及含氧、氮化合物等。 1、 在生源输入及有机质类型判识中的应用

许多生物标志化合物都有特定的来源,成为示踪生物输入的有效指标。 2、 作为沉积环境的指标

如具奇偶优势的正构烷烃和Pr/Ph比值与环境的氧化还原性有一定的对应关系,高丰度的C35升藿烷一般与油相的碳酸盐岩或蒸发岩有关。 3、 作为油气源对比指标

正是由于不同生物输入、不同沉积环境、不同岩性、不同时代的生物标志化合物既有不同的特征,使生物标志化合物成为在油、气源关系研究中应用最广、同时也最为有效、成功的指标。

4、 在原油生物降解评价中的应用

由于不同的生物标志化合物对微生物降解具有不同的抵抗能力,这使得它成为描述原油经历微生物降解过程及程度的最佳指标。

5、 在油源成熟度评价中的应用

生物标志化合物一方面具有特征稳定的碳骨架,这使它成为有效的母源环境对比、降解等方面的地化指标。但另一方面,它在地质演化过程中也会发生一定的变化从而成为被广泛应用的成熟度指标。

6、 在油气运移评价中的应用

7、 在油藏描述及储层合采油层产能配分中的应用

三.简述研究原油母质类型和沉积有机质类型常用方法

1、气相色谱技术:主要用途有:母质类型划分;油气运移;成熟度;生物降解;油源对比;油气层检测。主要参数有pr、ph、pr/nC17、pr/nC18,其次主峰碳数(C28+C29)/(C22+C21) 2、干酪根显微鉴定鉴定技术:鉴定烃源岩、通过鉴定类脂体和镜质体的含量反映干酪根的类型。

3、烃源岩快速评价技术:鉴定烃源岩、在Rock Eval图谱中的三个面积S1,S2,S3分别对应游离烃、热解烃、和有机氧的含量,通过IO、IH、IHC(烃指数)、p(生烃量)、S2/S3(热解参数)等参数反映母质类型。 4、Gc—Ms技术(色谱--质谱技术):通过探测生物标志化合物的结构类型反映母质类型,可由C29%,C27%等参数反映。其中C29表征高等植物来源,C27表征水生生物来源。 5、干酪根有机元素分析:主要利用范式图分析。通过H/C和O/C来反映沉积物的埋深,干酪根的类型等信息,从而反映出有机质母质来源。

6、碳同位素技术:用同位素?值,?=(R样品-R标准)/R标准反映某一元素中各种同位素的相对含量,采用的手段是同位素分馏,具体有:热力学平衡分馏和瑞利分馏。 四.简述研究原油和沉积有机质成熟度的手段指标及适用范围

1、镜质体反射率Ro:目前公认的反映沉积有机质演化程度最好的指标,这用于烃源岩的分析。

2、饱和烃或全烃色谱:主要参数OEP或CPI。原油可进行全烃色谱和饱和烃色谱分析,而抽提物油砂等进行饱和烃色谱分析而不能进行全烃色谱分析。

3、芳烃色谱:对研究原油和烃源岩有效,参数使用最多的是甲基菲参数(MPI1和MPT2) 4、饱和烃GC-MS技术:通过探测生物标记化合物的构型及各种构型所占的含量来反映成熟度。例如:可以由Ts/(Ts+Tm)等参数反映藿烷成熟度(适用于原油和烃源岩)

5、芳烃GC-MS:在GC-MS图谱中,K24,K26等参数与Ro有很多对应关系,可以用来反映成熟度,这种方法适用于原油和烃源岩的评价,另外可以用三芳甾和单甾来定量结果。 6、轻烃参数:nC9以前的烃类为轻烃,轻烃化合物构成的参数称轻烃参数,Thompson参数包括庚烷值和异庚烷值,可以用来反映原油成熟度,另外还有Magon参数。 五、简要叙述烃源岩评价的基本思路及其意义 基本思路:

1)要根据烃源岩的类型选择适当的评价标准

2)地化从三个方面:岩石中有机质的丰度,类型和成熟度。有机质丰度反映了岩石中的有机质的含量,类型反映有机质生油气的能力潜力,成熟度反映了有机质目前已经达到和经历过的演化阶段。

3)结合沉积、构造对烃源岩的分布和数量给出合理的估计。 意义:

优选盆地(坳陷),优选凹陷,优选构造带,优选有利储集层;影响勘探投资,影响勘探方向,影响勘探手段。

六、以天然气、甲烷同位素与Ro关系为例说明瑞利分馏的地球化学意义 七、长链三环萜和三环双萜所反映的沉积有机质的来源有何不同

长链三环萜:海相沉积物和原油中,藻类成因。

三环双萜:是高等植物树脂和组织中的重要成分,是原油中烷基菲的来源之一。 八、为何姥鲛烷,植烷能反映沉积环境:

以Ph和Pr为代表的植烷系列类异戊二烯烷烃是光合生物中叶绿素的植醇侧链的成岩产物;植醇在还原条件下脱水成植烯,加氢还原形成植烷;在氧化环境下则先形成植烷酸,进而脱羧基形成姥鲛烷。故姥鲛烷和植烷的分布特征可以反映沉积环境。(在Pr与Ph主要来源于叶绿素的多数情况下,Pr/Ph<1或Ph/Pr>1的情况分别指示还原性和氧化性沉积环境。但一般而言,Pr/Ph<0.5为强还原性膏盐沉积环境;Pr/Ph=0.5~1.0为还原环境;Pr/Ph=1~2为弱还原—弱氧化环境;Pr/Ph>2者见于偏氧化性环境,如河湖及滨海沼泽或浅湖—海沉积;典型煤系地层有机质以Pr/Ph>2.5为特征,高者可达8以上。


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