二苯并噻吩類化合物的地球化學(xué)意義

關(guān)明明 (長(zhǎng)江大學(xué) 長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 湖北 荊州 434023)

二苯并噻吩類化合物的地球化學(xué)意義

關(guān)明明 (長(zhǎng)江大學(xué) 長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 湖北 荊州 434023)

經(jīng)查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)，綜述二苯并噻吩類化合物在油氣地球化學(xué)應(yīng)用方面的實(shí)例，提出DBTS參數(shù)在成熟度、沉積環(huán)境、示蹤油氣運(yùn)移等方面的應(yīng)用。

二苯并噻吩;成熟度;沉積環(huán)境;油氣運(yùn)移

二苯并噻吩化合物廣泛存在于原油和源巖中，攜帶較豐富地質(zhì)地化信息，研究其在地質(zhì)體中分布特征對(duì)于石油勘探和開(kāi)發(fā)具有很重大意義。

一、二苯并噻吩類化合物

作為有機(jī)含硫化合物（成巖演化過(guò)程中地質(zhì)合成）典型代表，DBTS是倍受關(guān)注的化合物之一。1997年M ilner等人DBTS具有非常對(duì)稱的分子結(jié)構(gòu)，可以看作是兩個(gè)苯環(huán)與噻吩稠合的產(chǎn)物，屬于平面性芳香雜環(huán)類化合物，具有芳香化合物的通性。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)及碳位編號(hào)，Budzinski等（1991）提出其熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋篊-4>C-2>C-3>C-1.

介于對(duì)稱性分子結(jié)構(gòu)，DBTS具有很高熱穩(wěn)定性和抗微生物降解性能。在原油和烴源巖中較受關(guān)注的DBTS主要有DBT、MDBT、DMDBT。

二、地球化學(xué)意義

1.在成熟度方面的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)DBTS在成熟度方面的研究，發(fā)現(xiàn)其隨熱演化程度（成熟至高-過(guò)成熟）變化而呈規(guī)律性變化，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用與油巖成熟度判定。

（1)利用MDBT參數(shù)判定成熟度

因甲基取代位不同，存在4個(gè)同分異構(gòu)體，熱穩(wěn)定性順序依次為:4-MDBT>2-MDBT>3-MDBT>1-MDBT M。在質(zhì)量色譜圖中（m/z198），出峰順序與其穩(wěn)定性順序一致，其中2-+3-MDBT同時(shí)出峰，。

包建平等（1996）通過(guò)對(duì)海相地層烴源巖的研究，發(fā)現(xiàn)隨埋藏深度增加4-MDBT和2-+3-MDBT的相對(duì)豐度增加，而1-MDBT相對(duì)豐度反而下降，參數(shù)比值4-MDBT/1-MDBT和2+3-MDBT/1-MDBT與鏡質(zhì)體反射率R0有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能反映有機(jī)質(zhì)的演化程度。

魏志彬等[1]，通過(guò)對(duì)塔里木盆地和雅布賴盆地不同有機(jī)質(zhì)類型和不同沉積環(huán)境10多個(gè)樣品進(jìn)行分析，提出用新參數(shù)甲基二苯并噻吩分布指數(shù)（M D B I）來(lái)指示成熟度，并建立其與RO之間的關(guān)系，RO=1.33M D B I+0.48（0.67%≤RO≤1.22%），研究表明M D B I主要受熱力作用控制，受有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境的影響較小。

(2）利用D M DBTS參數(shù)來(lái)判定成熟度

D M DBTS同分異構(gòu)體有多種，被廣泛關(guān)注且用來(lái)指示成熟度的主要是比值參數(shù)2,4-D MDBT/1,4-D MDBT（K 2，4）和4,6-D MDBT/1,4-D MDBT （K 4，6）。Chakhmakhchev（1997）、李景貴等（2000）均發(fā)現(xiàn)它們與成熟度之間呈規(guī)律性變化。

羅健等[2]人分析巴彥浩特盆地石炭系17個(gè)巖樣，發(fā)現(xiàn)比值參數(shù)K 2，4和K 4，6均與Ro之間呈現(xiàn)良好線性關(guān)系。隨后，霍秋立等（2008），分析海拉爾斷陷盆地及松遼坳陷盆地16個(gè)巖樣，發(fā)現(xiàn)比值K 2，4和K 4，6也與Ro呈現(xiàn)線性關(guān)系，其隨埋深增大而增大。兩者分析研究均表明D M DBTS比值參數(shù)僅受熱力作用影響，與源巖沉積環(huán)境和有機(jī)質(zhì)類型關(guān)系不大。肖飛等（2012）對(duì)各線性回歸方程截距分析，表明比值參數(shù)K 2，4和K 4，6適用的Ro下限值可能介于0.30%～0.60%之間，同時(shí)提出2,4-D MDBT、4,6-D MDBT形成于此期間。比值K 2，4和K 4，6是否在不同沉積盆地均與成熟度之間有規(guī)律性變化，尚需進(jìn)一步確認(rèn)。

李景貴等（2000）指出在下古生界和中上元古界高-過(guò)成熟海相碳酸鹽巖發(fā)現(xiàn)有大量DBTS存在，但是尚未建立比值K 2，4和K 4，6與Ro之間的關(guān)系式。

2.在沉積環(huán)境的應(yīng)用

有機(jī)含硫化合物主要來(lái)源于成巖階段無(wú)機(jī)硫的并入（地質(zhì)體中富活性基團(tuán)有機(jī)物與硫/硫化物的化學(xué)作用），其分布特征與沉積環(huán)境存在極大關(guān)系。Hughes（1995）,Radke（2000），Bechtel（2007）等均通過(guò)對(duì)DBTS分布特征的研究來(lái)揭示其沉積環(huán)境特征。通常，DBTS的相對(duì)含量在海相碳酸鹽巖沉積中普遍較高，濱海相沉積中則要低得多。

包建平等（1996）通過(guò)對(duì)下?lián)P子盆地海相鹽巖的分析，從化學(xué)反應(yīng)角度闡明海相沉積中碳酸鹽巖較泥質(zhì)巖富含硫芳烴；同時(shí)也指出富硫干酪根易形成于鹽度偏高的湖相沉積中。李景貴等（2000）對(duì)塔北、塔中碳酸鹽巖DBTS的分布特征進(jìn)行對(duì)比分析，提出利用其進(jìn)行油源對(duì)比。吳治君等（1995）通過(guò)利用二苯并噻吩去甲基指數(shù)（D D I）和二苯并噻吩甲基重排指數(shù)（D M I）在海相碳酸鹽巖和泥頁(yè)巖中分布的規(guī)律，指出其在低-高熟中均能區(qū)分以上兩種油來(lái)源。并利用這兩個(gè)指數(shù)對(duì)塔里木盆地主力油源巖進(jìn)行判識(shí)，結(jié)果符合實(shí)際地質(zhì)概況。

3.在油氣運(yùn)移與油藏充注方面的應(yīng)用

基于D B T與咔唑類相似分子結(jié)構(gòu)以及類似氫鍵形成機(jī)理，王鐵冠等[3]提出利用DBTS示蹤油藏充注途徑。分別對(duì)來(lái)自同一原油族群和相同烴源巖/灶的兩個(gè)不同油藏（西江24-3油田砂巖油藏和塔河油田碳酸鹽巖油藏）進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，得出參數(shù)K 2，4和K 4，6可以有效指示石油運(yùn)移與油藏充注方向。

李美俊等（2008）利用二苯并噻吩硫原子氫鍵形成機(jī)理和運(yùn)移分層效應(yīng)，用DBTS總量和比值 K 2，4和K 4，6來(lái)示蹤福山凹陷花場(chǎng)凝析油藏運(yùn)移和充注。

結(jié)論

現(xiàn)今對(duì)于二苯并噻吩類化合物在成熟度、沉積環(huán)境、油巖對(duì)比、油氣運(yùn)移等方面的應(yīng)用已經(jīng)有較多的報(bào)道，其中在成熟度方面和沉積環(huán)境的研究較深入。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合其他參數(shù)，做出更準(zhǔn)確的判斷。

[1]魏志彬,張大江,張傳祿,等.甲基二苯并噻吩分布指數(shù)(MDBI)作為烴源巖成熟度標(biāo)尺的探討[J].地球化學(xué),2001,30(3):242-247.

[2]羅健,程克明,付立新,等.烷基二苯并噻吩—烴源巖熱演化新指標(biāo)[J].石油學(xué)報(bào),2001,22(3):27-31.

[3]王鐵冠,何發(fā)岐,李美俊,等.烷基二苯并噻吩類:示蹤油藏充注途徑的分子標(biāo)志物[J].科學(xué)通報(bào),2005,50(2):176-182.