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《廣東石油化工學院學報雜志》2014年第二期

1咔唑類化合物與油氣運移

咔唑類化合物作為反映油氣運移較為敏感的指示物,被國內外學者們廣泛應用。張敏[6]等采用不同類型烷基咔唑化合物的比值作為研究開魯盆地陸家堡東凹陷地區石油運移過程的參數,得出淺層石油是由于深層石油沿斷層向上運移所致。侯建國[7]應用咔唑類化合物研究了蘇北盆地油氣運移,結果表明咔唑類化合物能夠有效指示油氣運聚方向,并且也是重要的/油源指紋0化石。

1.1咔唑類化合物的運移參數目前,用于指示運移相對距離和方向的主要參數有5類:咔唑類化合物濃度;烷基咔唑系列與苯并咔唑系列化合物含量比值;同系列中低分子量化合物與高分子量化合物含量比值;屏蔽型化合物與暴露型化合物濃度比值;苯并[a]咔唑與苯并[c]咔唑濃度比值。此外,研究發現某些同類型的異構體,如2,4-DMCP2,5-DMC及1,6-DMCP1,7-DMC,有時也可較好指示油氣運移。

1.2咔唑類化合物油氣運移參數適用性有足夠證據證明,成熟度、沉積環境、沉積母質以及生物降解等作用對咔唑類運移參數的影響程度不容忽視。張敏[6]提出利用咔唑類化合物研究石油運移時,首先進行油P源、油P油對比是非常必要的。黃海平[8]通過對遼河盆地冷東油田沙三段3口井進行分析,發現對于生物降解原油,咔唑類化合物參數已不適用于油氣運移研究。值得注意的是,他提出苯并[b]咔唑P苯并[a]咔唑與C30AB藿烷P(Pr+Ph)有著良好的對應關系,能指示原油的生物降解程度。近幾年來,為了保證咔唑類化合物作為油氣運移指標的可靠性和有效性,也有不少學者對其運移參數的適用性做了研究。張枝煥[9]認為應用多種參數進行綜合考慮來保證參數有效性。同時,他指出除了咔唑類化合物的豐度和1,8-DMCP2,7-DMC外,[a]+[b]+[c]、[a]P[c]或[a]P([a]+[c])、MCPDMC、DMCPTMC等也可以作為有效的運移參數,并且這些參數與以上兩個參數具有良好的相關性。劉俊海[10]通過對胡慶油田原油中咔唑類化合物的分析,表明成熟度對咔唑類化合物含量、烷基咔唑P苯并咔唑及苯并咔唑比值影響明顯,已不適用于指示油氣運移,但二甲基咔唑同分異構體所受影響較小,仍可作為油氣運移的有效參數。

2咔唑類化合物與成熟度

有足夠證據表明,咔唑類化合物的含量和組成受成熟度影響,隨著成熟度增加,苯并咔唑比值也隨之增加。同時研究顯示,地質體中的含氮化合物是成巖過程中的演化產物,因此可以作為成熟度參數。楊憲彰[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]咔唑可作為成熟度參數,并且它們與飽和烴中的C29SP(S+R)和TsPTm有良好的正相關性。無獨有偶,王青春[12]研究渤海灣盆地濟陽惠民凹陷臨南地區沙三段生油巖中咔唑類化合物,也提出咔唑類化合物作為成熟度指標的可能性。當然,對于這些指標的適用性,還有待進一步研究和大量實際應用的驗證(如圖2所示)。

3咔唑類化合物與油源對比

油源對比在地球化學勘探中應用比較廣泛,生物標志物與碳同位素被選取為適當的對比參數,一直以來得到了廣泛應用,而雜環化合物在這方面應用較少。李素梅[13]研究發現某些同類異構體,如2,4-DMCP2,5-DMC和1,6-DMCP1,7-DMC有時也可以較好的用于指示油氣運移方向。并且,由于咔唑類同類異構體受成熟度、油氣運移影響較小,也可以用于油源對比和原油類型劃分(見圖3)。此外,陳安定[14]應用半屏蔽二甲基咔唑系列對蘇北盆地油源判別進行研究,發現半屏蔽二甲基咔唑系列是一項極為穩定、也是更為/細化0的油源對比指標。

4咔唑類化合物與沉積環境

4.1咔唑類化合物作為獨立指標研究表明,沉積環境不僅影響咔唑類化合物的相對豐度,而且影響其分布。王傳遠[15]通過分析鄂爾多斯盆地和柴達木盆地原油中中性含氮化合物的分布特征發現,咔唑和苯并咔唑在淡水湖相的質量分數要低于鹽湖相,而總咔唑類化合物及烷基咔唑質量分數卻與之相反。隨著m(Pr)Pm(Ph)值的增加,半屏蔽型異構體相對于裸露型異構體減小;苯并[a]咔唑相對于苯并[c]咔唑增加。陳鶴[16]對比了吐哈盆地不同沉積環境烴源巖中咔唑類化合物的分布,發現尤其是1,7-P1,6-二甲基咔唑,2,4-P2,3-二甲基咔唑,1,3-P1,4-二甲基咔唑等參數均有明顯差異,如2,4-P2,3-二甲基咔唑比值,沼澤相沉積該值均小于2,大部分位于1.5左右,而湖相沉積該值均大于2,且這些比值與PrPPh有很好的相對關系。因此,咔唑類化合物可以作為指相標志,但其適用性也有待進一步考證。同時,了解沉積環境對咔唑類化合物分布造成的差異性對研究不同地質背景下油氣運移作用具有重要意義。

4.2結合其他參數咔唑類化合物結合其他沉積環境參數,更能保證結果準確性。常用于判斷古沉積環境的三芴系列包括芴、硫芴和氧芴。但是,三芴系列不適用于生物降解原油[17]。值得一提的是,李素梅[18]認為在利用三芴系列判斷古沉積環境時可能需要排除其他影響因素,而且其使用范圍可能適用于某些特殊情況,如強還原、富硫膏鹽環境等,一般情況下用三芴系列指示沉積環境效果可能不太顯著。

5結論

現階段咔唑類化合物主要應用于油氣的初次和二次運移研究,但在成熟度、相指標、沉積環境以及油源對比的應用前景也不容忽視。在具體研究過程中,應注意咔唑類化合物受多種因素影響,需根據不同情況選擇其不同的應用范疇。

作者：盧青包建平單位：長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室長江大學地球環境與水資源學院