芳烃馏分

Question

如题所述

Answer 1

芳烃馏分是沙四上亚段烃源岩可溶有机质中的一个重要馏分，约占烃源岩氯仿沥青A的5%～21%。

在本次研究中，对牛庄洼陷南坡烃源岩芳烃馏分进行了化合物的精细剖析，共检测出30多种芳烃分子骨架类型，其中主要芳烃化合物结构图，汇总于图3-14中。

（一）常规多环芳烃

牛庄洼陷南坡沙四段烃源岩中检测的常规多环芳烃化合物包括苯、萘、菲、?、芴、联苯、芘、荧蒽、苯并蒽等单体芳烃。这类化合物前身物来源广，大多不具明确的生源意义。

1.烷基苯系列

烷基苯系列化合物在南坡沙四段烃源岩中含量较丰富，占芳烃馏分的7%～15%，碳数分布为C₁₅—C₃₄,C₂₆烷基苯化合物为主峰，并具有明显的偶碳优势，与饱和烃中正构烷烃的分布具有相似的特征，烷基苯与正构烷烃具有相似的生源，见图3-15。

图3-14　低熟烃源岩芳烃馏分主要化合物结构例举

常规多环芳烃：a—萘；b—菲；c—䓛；d—芘；e—苝；含杂原子化合物：f—烷基四氢噻吩；g—烷基噻烷；h—烷基噻吩；i—苯并噻吩；j—二苯并噻吩（硫芴）；k—苯并萘噻吩；s—脱羟基维生素E；芳构化甾、萜类：l—卡达烯（倍半萜）；m₁—惹烯（二萜）；n₁—单芳三环萜烷；n_2-3—二芳三环萜烷；o_1-3—单芳、二芳、三芳甾烷；o₄—单芳脱A-甾烷；p—单芳脱A-断奥利烷；q_1-3—单芳、二芳脱A-奥利烷；r_1-2—二双、三芳脱A-羽扇烷；t—单芳断藿烷；u—单芳藿烷；v_1-3—单芳、二芳、三芳三萜烷（奥利烷型或乌散烷型）；w_1-2—苯并藿烷

2.萘系列

萘系列化合物可分为两类，一类为常规的C₁—C₅烷基萘系列化合物，可占全馏分的3.3%～5.4%，大多数常规萘系列化合物成因不详。但个别化合物也具有生源意义，如1.2.5-三甲基萘和1.2.5.6-四甲基萘，可做为高等植物生源的标志物，该化合物在本区烃源岩中含量较少。

另外一类是以M/Z等于141为基峰的长链烷基萘系列化合物，含量为0.3%～0.6%。碳数分布为C₁₄—C₃₁，每个碳数均有两个异构体，前者为2-烷基萘，后者为1-烷基萘，根据王铁冠（1995）等对板桥凹陷该化合物的研究，推测长链烷基萘主要与细菌生源有关，见图3-16。

图3-15　烷基苯系列质量色谱图（王7井Es₄灰色页岩，2738.2m）

图3-16　长链烷基萘系列质量色谱图（王7井Es₄灰色页岩，2738.20m）

3.菲系列

以菲和甲基菲为主，C^2-菲和C^3-菲次之，整个系列约占全馏分的8%～11%，生源不详。

4.䓛和芘系列

在沙四段烃源岩中含量普遍较低，约占全馏分的0.5%，生源不详。

（二）芳香萜类

1.芳构化倍半萜烷与二萜烷类

主要有卡达烯、惹烯、西蒙内利烯。虽然含量较低，一般为4%～7%，但分布却较普遍，一般样品中均能检测到该类化合物。这些芳烃化合物属于裸子植物树脂生源标志物。

2.芳构化三环萜烷类

沙四段烃源岩中芳构化三环萜烷一般占芳烃馏分的6%左右，它系三环萜烷芳构化的产物，属菌藻类生源标志物。

3.芳构化脱-A三萜类

芳构化脱-A三萜类在沙四段烃源岩中普遍分布，含量一般在5%～8%，这类化合物系高等植物生源的三萜类经细菌光化学作用形成的产物，见图3-17。

图3-17　芳构化脱A-三萜烷质量色谱图（王35井Es₄油页岩，2041.50m）

4.苯并藿烷系列

苯并藿烷在沙四段烃源岩中均有分布，但含量较低，一般为1%，碳数分布C₃₂—C₃₅，这类化合物系细菌生源的产物。

（三）芳香甾类

芳香甾类是沙四段烃源岩中分布广泛，含量丰富的化合物，包括单芳、二芳和三芳甾烷，甲基单芳甾烷，碳数分布为C₂₇—C₃₀，占芳烃馏分的1%～8%，反映藻类生源的输入，见图3-18。

（四）含硫化合物

含硫化合物是沙四段烃源岩中含量最丰富的化合物，尤其在埋藏较浅的烃源岩中，含量可高达芳烃馏分的65%，主要包括长链的烷基噻吩、烷基四氢化噻吩、噻吩、苯并噻吩、硫芴和烷基噻烷等系列。

长链烷基噻吩、长链的烷基四氢噻吩和长链的烷基噻烷等系列含硫化合物。仅在埋藏1140m左右的源岩中检测到，随地层埋深逐渐消失，它的成因归结于早期成岩作用阶段无机硫与有机分子的加成反应。这类含硫化合物的形成要求具有还原性沉积环境，沉积盆地水体咸化，有硫酸盐沉积，细菌还原作用提供一定数量的无机硫（H₂S或S^2-），与具有两个双键的链烯烃有机分子反应。因此，这类化合物的生源输入完全取决于与无机硫起加成反应的有机分子前身物，见图3-19。

1.长链烷基噻吩类

图3-18　双芳甾烷质量色谱图（王12井Es₄钙质页岩，1696.0m）

图3-19　三芳甾烷质量色谱图（王12井Es₄钙质页岩，1696.0m）

检测到的长链烷基噻吩类主要包括甲基烷基噻吩系列和

烷基噻吩系列。分布特征如表3-10、图3-20。

表3-10　长链烷基噻吩类分布特征（镇参1井Es₄钙质页岩，1136.73～1146.82）

图3-20　烷基噻吩类质量色谱图（镇参1井Es₄灰色泥岩，1136.73～1146.83m）

甲基烷基噻吩为偶碳优势，碳数的分布为C₁₅—C₃₃，主峰为C₂₀。而源岩中正烷烃的碳数分布与甲基烷基噻吩相同，见表3-10，主峰为C₂₁，并且呈奇碳优势。这表明甲基烷噻吩和正烷烃具有相同的生物来源，在成岩作用早期，藻类、细菌或高等植物中的具有偶碳优势含官能团的类脂物，如羧酸、烯酮等化合物与无机硫发生了加成反应，形成了烷基噻吩类化合物。但烷基噻吩类化合物热稳定性差，随着成岩演化，具有偶碳优势的甲基烷基噻吩脱硫去甲基，形成了具有奇碳优势的正烷烃。

2.长链烷基四氢噻吩和长链烷基噻吩系列

检测到的该类化合物主要为2-甲基-5-正烷基四氢噻吩类和2-正烷基噻烷类，见图3-21、表3-11。

表3-11　长链烷基四氢噻吩和长链噻烷系列分布特征

图3-21　长链烷基四氢化噻吩和长链烷基噻烷类质量色谱图

镇参1井1136.73～1146.83m,Es₄钙质页岩

据Sinninghe Damste和de leevw（1990）研究，长链2.5-二烷基四氢噻吩和噻烷的可能有机分子前身物是定鞭金藻门和球石藻中的C₃₇和C₃₈烯酮和烯，因此属于藻类生源产物。

（五）含氧化合物

脱羟基维生素E是芳烃馏分中主要的含氧化合物。占芳烃馏分的1%～7%。检测到四种脱羟基维生素E的异构体，分别为δ，β，γ，α脱羟基维生素E，其中α脱羟基维生素E占绝对优势。与德南洼陷、金湖凹陷、洪泽凹陷、管镇次凹陷等半咸水湖相-硫酸盐相烃源岩中脱羟基维生素E具有相似的分布模式，见图3-22，图3-23。

图3-22　脱羟基维生素E分布型式（王35井Es₄油页岩，2041.5m）

图3-23　半咸水—咸水低熟烃源岩脱羟基维生素E分布型式（据王铁冠，1995）

管1井894.0mEf₄半咸水—咸水

但同时，脱羟基维生素E的分布还受成熟度的影响。在沙四段烃源岩中，深度达2600～2700m时，β和γ这对同碳数的脱羟基维生素E异构体发生了倒转，β脱羟基维生素E迅速增高，使β/γ比值大于1。这对异构体倒转的深度与低熟烃源岩生油高峰相吻合，但生油高峰过后，脱羟基维生素E全部消失。因此，脱羟基维生素E的存在是烃源岩未熟和低熟的标志，同时，它也是还原环境和水介质咸化的标志。