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咔唑类化合物的地球化学意义

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《广东石油化工学院学报杂志》2014年第二期

1咔唑类化合物与油气运移

咔唑类化合物作为反映油气运移较为敏感的指示物,被国内外学者们广泛应用。张敏[6]等采用不同类型烷基咔唑化合物的比值作为研究开鲁盆地陆家堡东凹陷地区石油运移过程的参数,得出浅层石油是由于深层石油沿断层向上运移所致。侯建国[7]应用咔唑类化合物研究了苏北盆地油气运移,结果表明咔唑类化合物能够有效指示油气运聚方向,并且也是重要的/油源指纹0化石。

1.1咔唑类化合物的运移参数目前,用于指示运移相对距离和方向的主要参数有5类:咔唑类化合物浓度;烷基咔唑系列与苯并咔唑系列化合物含量比值;同系列中低分子量化合物与高分子量化合物含量比值;屏蔽型化合物与暴露型化合物浓度比值;苯并[a]咔唑与苯并[c]咔唑浓度比值。此外,研究发现某些同类型的异构体,如2,4-DMCP2,5-DMC及1,6-DMCP1,7-DMC,有时也可较好指示油气运移。

1.2咔唑类化合物油气运移参数适用性有足够证据证明,成熟度、沉积环境、沉积母质以及生物降解等作用对咔唑类运移参数的影响程度不容忽视。张敏[6]提出利用咔唑类化合物研究石油运移时,首先进行油P源、油P油对比是非常必要的。黄海平[8]通过对辽河盆地冷东油田沙三段3口井进行分析,发现对于生物降解原油,咔唑类化合物参数已不适用于油气运移研究。值得注意的是,他提出苯并[b]咔唑P苯并[a]咔唑与C30AB藿烷P(Pr+Ph)有着良好的对应关系,能指示原油的生物降解程度。近几年来,为了保证咔唑类化合物作为油气运移指标的可靠性和有效性,也有不少学者对其运移参数的适用性做了研究。张枝焕[9]认为应用多种参数进行综合考虑来保证参数有效性。同时,他指出除了咔唑类化合物的丰度和1,8-DMCP2,7-DMC外,[a]+[b]+[c]、[a]P[c]或[a]P([a]+[c])、MCPDMC、DMCPTMC等也可以作为有效的运移参数,并且这些参数与以上两个参数具有良好的相关性。刘俊海[10]通过对胡庆油田原油中咔唑类化合物的分析,表明成熟度对咔唑类化合物含量、烷基咔唑P苯并咔唑及苯并咔唑比值影响明显,已不适用于指示油气运移,但二甲基咔唑同分异构体所受影响较小,仍可作为油气运移的有效参数。

2咔唑类化合物与成熟度

有足够证据表明,咔唑类化合物的含量和组成受成熟度影响,随着成熟度增加,苯并咔唑比值也随之增加。同时研究显示,地质体中的含氮化合物是成岩过程中的演化产物,因此可以作为成熟度参数。杨宪彰[11]提出,1-P4-甲基咔唑,1-甲基咔唑P咔唑以及苯并[a]咔唑P苯并[c]咔唑可作为成熟度参数,并且它们与饱和烃中的C29SP(S+R)和TsPTm有良好的正相关性。无独有偶,王青春[12]研究渤海湾盆地济阳惠民凹陷临南地区沙三段生油岩中咔唑类化合物,也提出咔唑类化合物作为成熟度指标的可能性。当然,对于这些指标的适用性,还有待进一步研究和大量实际应用的验证(如图2所示)。

3咔唑类化合物与油源对比

油源对比在地球化学勘探中应用比较广泛,生物标志物与碳同位素被选取为适当的对比参数,一直以来得到了广泛应用,而杂环化合物在这方面应用较少。李素梅[13]研究发现某些同类异构体,如2,4-DMCP2,5-DMC和1,6-DMCP1,7-DMC有时也可以较好的用于指示油气运移方向。并且,由于咔唑类同类异构体受成熟度、油气运移影响较小,也可以用于油源对比和原油类型划分(见图3)。此外,陈安定[14]应用半屏蔽二甲基咔唑系列对苏北盆地油源判别进行研究,发现半屏蔽二甲基咔唑系列是一项极为稳定、也是更为/细化0的油源对比指标。

4咔唑类化合物与沉积环境

4.1咔唑类化合物作为独立指标研究表明,沉积环境不仅影响咔唑类化合物的相对丰度,而且影响其分布。王传远[15]通过分析鄂尔多斯盆地和柴达木盆地原油中中性含氮化合物的分布特征发现,咔唑和苯并咔唑在淡水湖相的质量分数要低于盐湖相,而总咔唑类化合物及烷基咔唑质量分数却与之相反。随着m(Pr)Pm(Ph)值的增加,半屏蔽型异构体相对于裸露型异构体减小;苯并[a]咔唑相对于苯并[c]咔唑增加。陈鹤[16]对比了吐哈盆地不同沉积环境烃源岩中咔唑类化合物的分布,发现尤其是1,7-P1,6-二甲基咔唑,2,4-P2,3-二甲基咔唑,1,3-P1,4-二甲基咔唑等参数均有明显差异,如2,4-P2,3-二甲基咔唑比值,沼泽相沉积该值均小于2,大部分位于1.5左右,而湖相沉积该值均大于2,且这些比值与PrPPh有很好的相对关系。因此,咔唑类化合物可以作为指相标志,但其适用性也有待进一步考证。同时,了解沉积环境对咔唑类化合物分布造成的差异性对研究不同地质背景下油气运移作用具有重要意义。

4.2结合其他参数咔唑类化合物结合其他沉积环境参数,更能保证结果准确性。常用于判断古沉积环境的三芴系列包括芴、硫芴和氧芴。但是,三芴系列不适用于生物降解原油[17]。值得一提的是,李素梅[18]认为在利用三芴系列判断古沉积环境时可能需要排除其他影响因素,而且其使用范围可能适用于某些特殊情况,如强还原、富硫膏盐环境等,一般情况下用三芴系列指示沉积环境效果可能不太显著。

5结论

现阶段咔唑类化合物主要应用于油气的初次和二次运移研究,但在成熟度、相指标、沉积环境以及油源对比的应用前景也不容忽视。在具体研究过程中,应注意咔唑类化合物受多种因素影响,需根据不同情况选择其不同的应用范畴。

作者:卢青包建平单位:长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学地球环境与水资源学院

广东石油化工学院学报责任编辑:田老师    阅读:人次
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