芳烴分析論文：芳烴分析及石油地質(zhì)運(yùn)用探究(全文)

精品文檔-下載后可編輯芳烴分析論文：芳烴分析及石油地質(zhì)運(yùn)用探究(全文)本文：張?jiān)偏I(xiàn)1劉海燕1鞏衛(wèi)芳1董虎2單位：1中國(guó)石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院2中國(guó)石化中原油田分公司采油四廠

有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來(lái)源

東濮凹陷北部地區(qū)濮深18-8井、濮深19井樣品芳烴餾分相對(duì)組成中，聯(lián)苯系列、惹烯和苝微量，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.23%～5.36%，其中，聯(lián)苯系列、惹烯大多小于2.0%，苝大多小于3.0%；熒蒽和芘有較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢出，濮深18-8井樣品中熒蒽為5.17%～9.03%、芘為5.54%～8.73%，濮深19井樣品熒蒽為13.81%～27.09%、芘為14.54%～29.25%；腐泥類化合物烷基菲系列、屈系列及苯并萘噻吩系列均有較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢出，尤其烷基菲系列最高，為24.27%～56.22%，屈系列為5.38%～17.19%，苯并萘噻吩系列為5.54%～21.25%。如圖1所示，濮深18-8井、濮深19井樣品各自吻合性較好，但二者之間差異較大，濮深19井樣品熒蒽和芘質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于前者、烷基菲系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于前者。菲系列中二甲基菲2，10-DMP、2，5-DMP和1，7-DMP質(zhì)量色譜圖的分布形態(tài)也可用于母質(zhì)類型判斷，若三者呈“V”字型分布，表明有機(jī)質(zhì)類型偏腐泥型，化合物輸入以低等水生生物為主；若三者呈“階梯狀”分布，即三者的峰高依次減低，則表明原始母質(zhì)偏腐植型，化合物輸入多以高等植物為主。濮深18-8井原油、源巖芳烴二甲基菲分布呈“V”字型（見圖2a），表明有機(jī)質(zhì)類型偏腐泥型，化合物輸入以低等水生生物為主；濮深19井源巖芳烴二甲基菲分布呈“階梯狀”（見圖2b），表明原始母質(zhì)偏腐殖型。這些均與樣品實(shí)際干酪根鏡檢結(jié)果相一致，實(shí)際檢測(cè)的濮深18-8井這5個(gè)樣品干酪根類型以Ⅱ1為主，濮深19井這8個(gè)樣品干酪根類型以Ⅱ2為主。

有機(jī)質(zhì)熱演化特征

有機(jī)質(zhì)在熱演化過(guò)程中，多環(huán)芳烴的變化是錯(cuò)綜復(fù)雜的，包括生物先質(zhì)芳烴的氧化還原作用，烷烴和環(huán)烷烴的逐步芳構(gòu)化及多環(huán)芳烴自身在結(jié)構(gòu)和組成上所產(chǎn)生的一系列變化。根據(jù)芳烴色譜、質(zhì)譜總離子流圖上峰群的分布特征，可對(duì)原油或烴源巖的成熟度作出初步判斷，一般包含3個(gè)峰群：萘與烷基萘峰群的二環(huán)化合物，菲與烷基菲峰群的三環(huán)化合物，芳甾、萜類烴與其他多環(huán)芳烴峰群的四、五環(huán)化合物。一般來(lái)說(shuō)，成熟度較高時(shí)為前峰型，芳烴化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)第一、二峰群高、第三峰群低；成熟度較低時(shí)為后峰型，芳烴化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)第三峰群高，第一、第二峰群低；成熟度中等時(shí)為雙峰型，芳烴化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)第三峰群與第一、二峰群相當(dāng)［7-11］。東濮凹陷北部地區(qū)濮深19及濮深18-8井原油、烴源巖芳烴組成總體特征表明，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)二環(huán)分布于0.85%～6.92%，三環(huán)分布于20.29%～74.40%，四環(huán)分布于8.51%～32.36%，五環(huán)分布于3.41%～13.97%；三芴系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布于2.15%～7.63%；芳甾類系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布于0.69%～51.69%，且變化較大，濮深18-8井烴源巖中高、大于20%，但濮深18-8井原油、濮深19井烴源巖中低、小于5%。另外，其他芳烴總體上分布特征是三環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，其次是四環(huán)芳烴、五環(huán)芳烴，二環(huán)芳烴與三芴系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。如圖3所示，濮深18-8井烴源巖芳烴具有“雙峰型”，而濮深18-8井原油芳烴則呈“前峰型”，表明后者的成熟度比前者高；濮深19井4000～4200m烴源巖芳烴具有“雙峰型”，而4200m以下則呈“前峰型”，也表明后者的成熟度比前者高。雖然濮深18-8井烴源巖與濮深19井4000～4200m烴源巖芳烴同具有“雙峰型”特點(diǎn)，但也略有不同，前者第三峰群中以芳甾類烴為主、后者則以四環(huán)芳烴為主，也表明后者的成熟度比前者略高。芳烴中反映原油、烴源巖成熟度的指標(biāo)參數(shù)較多，甲基菲指數(shù)（MPI）與甲基菲比值MPR（MPR=2-MP/1-MP）被Radke等首先提出。由于甲基菲同分異構(gòu)體2-MP和3-MP比1-MP和9-MP更加穩(wěn)定，從而隨熱成熟度不斷增加，MPR和MPI值也增加。由于高溫下甲基菲的脫甲基作用，當(dāng)Ro1.35%時(shí)，MPI隨熱演化度增加反而降低。通過(guò)研究MPI值與不同類型煤Ro的相關(guān)關(guān)系，得出折算的鏡質(zhì)體反射率（Rc）如下的相關(guān)方程。東濮凹陷北部地區(qū)濮深19井及濮深18-8井原油、烴源巖MPI表明，濮深18-8井3155.72～3191.00m源巖為成熟烴源巖，濮深19井4079.0～5152.9m為成熟—高成熟烴源巖（見表1）。隨著熱演化程度不斷增加，烷基二苯并噻吩系列化合物相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)生規(guī)律性變化，并且與埋深和Ro間存在著良好的線性關(guān)系［12-13］。由于烷基二苯并噻吩4-MDBT熱穩(wěn)定性好于1-MDBT，因此隨埋深和Ro增大，甲基二苯并噻吩比值（MDR）（MDR=4-MDBT/1-MDBT）也不斷增大。濮深18-8井MDR為1.21～2.74，濮深19井MDR為1.50～5.63（見表1），隨埋深增大、MDR也增大。芳香甾烷也可有效判斷有機(jī)質(zhì)成熟度，在有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，首先，由膽甾醇脫水生成3，5-膽甾二烯，經(jīng)雙環(huán)芳構(gòu)化，很快形成三芳甾烷；再隨著熱演化程度不斷增加，三芳甾烷長(zhǎng)鏈同系物向短鏈同系物轉(zhuǎn)化并繼續(xù)進(jìn)行芳構(gòu)化作用，一直可持續(xù)到濕氣階段，在較高成熟階段三芳甾類比值比單芳甾類更靈敏［14-16］；隨著熱演化程度繼續(xù)增大，芳香甾烷側(cè)鏈也會(huì)發(fā)生斷裂（脫甲基、脫氫），從而使長(zhǎng)鏈芳香甾烷（C26—C29）不斷減少，低分子質(zhì)量芳香甾烷（C20—C22）質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增加，C26-三芳甾20S/（20S+20R）、C28-三芳甾20S/（20S+20R）等參數(shù)比值也增大。由表1可知，濮深18-8井源巖、原油三芳甾烷C20/（C20+C26），C26-20S/20（S+R），C28-20S/20（S+R）分別為0.03～0.12，0.24～0.38，0.53～0.61，濮深19井源巖三芳甾烷C20/（C20+C26），C26-20S/20（S+R），C28-20S/20（S+R）分別為0.06～0.32，0.30～0.47，0.52～0.79。三芳甾烷C26-20S/20（S+R），C28-20S/20（S+R）參數(shù)與埋深存在著良好的線性關(guān)系，隨埋深增大，C26-20S/20（S+R），C28-20S/20（S+R）的比值也不斷增大。

有機(jī)質(zhì)沉積古環(huán)境

大量研究表明，芳烴中三芴系列化合物可作為良好的烴源巖和原油生源沉積環(huán)境判識(shí)指標(biāo)。吡咯類化合物（芴）、二苯并呋喃系列（氧芴）和二苯并噻吩系列（硫芴）的分子結(jié)構(gòu)基本骨架中都有一個(gè)五圓環(huán)，表明可能來(lái)源于同種生物先質(zhì)。芴分子骨架中碳9位為α碳原子，容易被取代，化學(xué)性質(zhì)也比較活潑，在海相、鹽湖相強(qiáng)還原條件下，很容易被硫取代，形成硫芴；在富含氧的淺水及沼澤環(huán)境中，容易被氧取代，形成氧芴。因此，根據(jù)硫芴和氧芴的分布特征，可進(jìn)行有機(jī)質(zhì)的沉積環(huán)境判識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，在正常還原環(huán)境下，芴系列化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；在氧化—弱還原環(huán)境中，氧芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高；在強(qiáng)還原條件中，硫芴可能占優(yōu)勢(shì)，較為豐富［17-19］。東濮凹陷北部地區(qū)濮深19及濮深18-8井原油、烴源巖芳烴三芴系列相對(duì)組成總體特征表明，硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分布于51%～84%；芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，分布于3%～39%；氧芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，均較低分布于9%～18%。由東濮凹陷源巖、原油芳烴三芴系列相對(duì)組成三角圖（見圖4）可以看出，數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)集中在硫芴附近一側(cè)，表明源巖沉積是在較強(qiáng)的還原環(huán)境中形成的。生物標(biāo)志物類異戊二烯烷烴中姥鮫烷、植烷系列也常用于有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境的研究，一般來(lái)說(shuō)，深水湖相還原及強(qiáng)