芳烴分析論文：芳烴分析及石油地質運用探究

前言：本站為你精心整理了芳烴分析論文：芳烴分析及石油地質運用探究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：張云獻1劉海燕1鞏衛芳1董虎2作者單位：1中國石化中原油田分公司勘探開發科學研究院2中國石化中原油田分公司采油四廠

有機質母質來源

東濮凹陷北部地區濮深18-8井、濮深19井樣品芳烴餾分相對組成中，聯苯系列、惹烯和苝微量，質量分數0.23%～5.36%，其中，聯苯系列、惹烯大多小于2.0%，苝大多小于3.0%；熒蒽和芘有較高質量分數檢出，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量分數檢出，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井樣品熒蒽和芘質量分數明顯高于前者、烷基菲系列質量分數明顯低于前者。菲系列中二甲基菲2，10-DMP、2，5-DMP和1，7-DMP質量色譜圖的分布形態也可用于母質類型判斷，若三者呈“V”字型分布，表明有機質類型偏腐泥型，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），表明有機質類型偏腐泥型，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），表明原始母質偏腐殖型。這些均與樣品實際干酪根鏡檢結果相一致，實際檢測的濮深18-8井這5個樣品干酪根類型以Ⅱ1為主，濮深19井這8個樣品干酪根類型以Ⅱ2為主。

有機質熱演化特征

有機質在熱演化過程中，多環芳烴的變化是錯綜復雜的，包括生物先質芳烴的氧化還原作用，烷烴和環烷烴的逐步芳構化及多環芳烴自身在結構和組成上所產生的一系列變化。根據芳烴色譜、質譜總離子流圖上峰群的分布特征，可對原油或烴源巖的成熟度作出初步判斷，一般包含3個峰群：萘與烷基萘峰群的二環化合物，菲與烷基菲峰群的三環化合物，芳甾、萜類烴與其他多環芳烴峰群的四、五環化合物。一般來說，成熟度較高時為前峰型，芳烴化合物質量分數第一、二峰群高、第三峰群低；成熟度較低時為后峰型，芳烴化合物質量分數第三峰群高，第一、第二峰群低；成熟度中等時為雙峰型，芳烴化合物質量分數第三峰群與第一、二峰群相當［7-11］。東濮凹陷北部地區濮深19及濮深18-8井原油、烴源巖芳烴組成總體特征表明，芳烴質量分數二環分布于0.85%～6.92%，三環分布于20.29%～74.40%，四環分布于8.51%～32.36%，五環分布于3.41%～13.97%；三芴系列質量分數分布于2.15%～7.63%；芳甾類系列質量分數分布于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芳烴質量分數高，其次是四環芳烴、五環芳烴，二環芳烴與三芴系列質量分數較低。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，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參數較多，甲基菲指數（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體2-MP和3-MP比1-MP和9-MP更加穩定，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Ro>1.35%時，MPI隨熱演化度增加反而降低。通過研究MPI值與不同類型煤Ro的相關關系，得出折算的鏡質體反射率（Rc）如下的相關方程。東濮凹陷北部地區濮深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質量分數發生規律性變化，并且與埋深和Ro間存在著良好的線性關系［12-13］。由于烷基二苯并噻吩4-MDBT熱穩定性好于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質成熟度，在有機質熱演化過程中，首先，由膽甾醇脫水生成3，5-膽甾二烯，經雙環芳構化，很快形成三芳甾烷；再隨著熱演化程度不斷增加，三芳甾烷長鏈同系物向短鏈同系物轉化并繼續進行芳構化作用，一直可持續到濕氣階段，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增大，芳香甾烷側鏈也會發生斷裂（脫甲基、脫氫），從而使長鏈芳香甾烷（C26—C29）不斷減少，低分子質量芳香甾烷（C20—C22）質量分數不斷增加，C26-三芳甾20S/（20S+20R）、C28-三芳甾20S/（20S+20R）等參數比值也增大。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）參數與埋深存在著良好的線性關系，隨埋深增大，C26-20S/20（S+R），C28-20S/20（S+R）的比值也不斷增大。

有機質沉積古環境

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境判識指標。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）的分子結構基本骨架中都有一個五圓環，表明可能來源于同種生物先質。芴分子骨架中碳9位為α碳原子，容易被取代，化學性質也比較活潑，在海相、鹽湖相強還原條件下，很容易被硫取代，形成硫芴；在富含氧的淺水及沼澤環境中，容易被氧取代，形成氧芴。因此，根據硫芴和氧芴的分布特征，可進行有機質的沉積環境判識。一般來說，在正常還原環境下，芴系列化合物質量分數較高；在氧化—弱還原環境中，氧芴質量分數相對較高；在強還原條件中，硫芴可能占優勢，較為豐富［17-19］。東濮凹陷北部地區濮深19及濮深18-8井原油、烴源巖芳烴三芴系列相對組成總體特征表明，硫芴質量分數最高，分布于51%～84%；芴質量分數變化較大，分布于3%～39%；氧芴質量分數變化不大，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組成三角圖（見圖4）可以看出，數據點相對集中在硫芴附近一側，表明源巖沉積是在較強的還原環境中形成的。生物標志物類異戊二烯烷烴中姥鮫烷、植烷系列也常用于有機質沉積環境的研究，一般來說，深水湖相還原及強還原環境中，Ph/Pr比值多在1.7～5.0，在鹽湖相咸化的強還原環境中，Ph/Pr值垌1。濮深19及濮深18-8井原油、烴源巖硫芴（SF）與氧芴（OF）的比值為3.88～6.27，Ph/Pr為1.23～3.0，兩者具有良好的正相關關系（見圖5），反映濮深19、濮深18-8井原油、源巖母質是在還原—強還原水體環境條件下沉積形成。