石油中单体烃同位素检测方案

Atomic Weight1.00800 兴USGSAtomic Weight12.0100 12.0105 12.0110 单体烃同位素在石油地球化学研究中的应用 卢鸿中国科学院广州地球化学研究所 单体同位素在石油地球化学中的应用>天然气地球化学研究 -天然气的成因分类和判识； -天然气的成熟度研究； -天然气的混合研究； ·石油地球化学研究 -鉴别原油的生成环境和母质类型 -油-油对比和油-岩对比进行油源研究 -油气的次生变化研究 -油气运移研究 -油藏地球化学(连通性)研究 基础有机地球化学研究 1.00785 1.00790 1.00795 一、同位素分布的基础 0.00000 0.00004 0.00008 0.00012 0.00016 STANDARD ATOMIC WEIGHT WATER Sea water (deep) Fruit juice and wine Other (naturally occurring)1F SLAP GISP VSMOW SILICATES Ca2NaH(SiO3) (pectolite) NBS 30 Other HYDROXIDES Aluminum and iron ORGANIC HYDROGEN Non-marine organisms Marine organisms Qrganic sediments. Coal NBS 22| Crude oil Ethanol(naturally occurring) 'Ethanol (synthetic) METHANE Atmespheric- Other (naturally occurring) NGS2 NGS1 NGS3 HYDROGEN GAS- Air Other (naturally occurring) Commercial tank gas Auto exhaust & industrial contamination -1000 -600 -800 -400 200 -200 0 U.S. Geological SurveyWater-Resources InvestigationsReport 01-4222 12.0095 12.0115 Other water NBS 18 ·Metamerphic-& igneouereek- Typical marine carbonate rock Other carbonate L-SVEC IAEACC9 NBS 19.IAEA-CO-1 CARBON DIOXIDE Air Soil gas Volcanic gas NGS2 Oil， gas， coal， and landfills RM 8564 Commercial tank gas and reference materials RM 8563 RM 8562 OXALATES 1 CaC204xH20 (whewellite) CARBON MONOXIDE 1 Air 1 QRGANIC CARBON Land plants (C3 metabolic process) IAEA-C-6 Land plants (C4 metabolic process) Land plants (CAM metabolic process) Marine organisms Marine sediments& compounds. Coal NBS 22 Crude oil Ethanor (naturally occurring厂“ 1 ELEMENIALCARBON. 1 USGS24 Graphite Diamonds ---- ETHANE Hydrocarbon gas NGS3 NGS2 NGS1 METHANE Air Marine and other sources NGS3 NGS2 NGS1 Fresh water sources 1 Commercial tank gas 813C， in %o relative to VPDB 天然气地球化学研究 天然气成因分类和判识；天然气的成熟度研究；天然气的混合研究； -350 8DcH4(/o0) 塔里木盆地O-E 靖边气田天然气 鄂尔多斯林、天牛地 源岩生成的油型气 气田煤成气 天然气同位素次生变化 靖边气田烷烃气813C连线束则杂乱无章，这是由于碳同位素发生多项性倒转，即有813C>i813C，、 813C，>813C，和813C，>813C三项同位素倒转而形成的 天然气地球化学研究：成因分类和判识+成熟度+混合研究； 孟卫工，2004.石油实验地质。 图5 辽河盆地烷烃气碳同位素系列连线对比图 -121：厂 -18 图3 柴达木盆地西部第三系天然气8C与8C；关系图 图中序号同表2 张晓宝等，：2002.中国科学； 图2 柴达木盆地西部第三系天然气83c与8*Cz关系图 图4 柴达木盆地西部第三系天然气A'C2.1与413C3.2关系图 -鉴别原油的生成环境和母质类型 -油-油对比和油-岩对比进行油源研究 油气的次生变化研究 -油气运移研究 油藏地球化学((连通性)研究 -44 图1海相和陆相地层原油正构烷烃8C值分布曲线 图2 原油中正构烷烃单体碳同位素特征 烃碳数 彩彩参2井原油(Js) 齐8井原油(Jb) 独68井原浊(N) 独71井原油(N) 碳数 吐哈盆地台北凹陷正构烷烃氢同位素组成 辽河盆地下第三系烃源岩正构烷烃氢同位素组成 100% 相对保留时间 813C，%o(标准偏差) 异构烷烃和正构烷烃813C值的相似性，说明乙酰辅酶A和前身物2-甲基丙酰辅酶A(C4-CoA)之间的碳同位素组成很可能是相似的； 用水量越多，烟草叶中异构、反异构烷烃和正构烷烃稳定碳同位素组成偏轻； 与强光条件比，弱光条件下培育的烟草叶中正构烷烃的稳定碳同位素组成偏轻约2.2%，异构和反异构烷烃稳定碳同位素组成也分别偏轻1.8%o和1.9%o； 温度对烟草叶正构烷烃、异构烷烃和反异构烷烃的稳定碳同位素组成影响甚小，与Farquhar(1980)有关植物体碳同位素组成的报道相吻合。 25 27 29 30 31 -38- -46 二、单井垂向剖面研究-----以轮南14井研究为例 原油物性参数及全油色谱分馏指数(FI=nC10/(nC16+nC25)) C 0.8572 10.76 9.46 分馏指数 FT (20°C) (50°C) (%) (%) (%) (°C) C) %) C) 0.29 9.68 10.97 0.10 1.84 7.19 11.60 5.76 n.d. 30.5 0.76 0.59 0.58 各储集层原油正构烷烃碳同位素分布曲线 5274-5363m -31.95%o O，C，5247-5263m，-31.87%0T，4609-4625m，-32.24%0 类异戊二烯烃单体碳同位素组成分布 TP14 IP15 IP16 DPr Pr Ph 一T —·C CI A—CII 甲醛HCHOCH 十 RMP CHO (CHO) CH，OHO 丙酮酸盐 OH→氨基酸 HO，C1CcOH HC OH HOC 0H 脂肪酸 类异戊二烯烃 (根据 Hayes 等，1993； Fang 等，1993) 异养生物 自养生物 CO：或 HCo，- 有机化合物 扩数 细胞壁-- CO： C碳水化合物 CH：-CO-COOH一氨基酸 (C，丙酮酸1 m一甲基 CH：-CO-SCOA -凌基 IC·乙辅A) Cm-Cc IC，乙基质r IC、.异戊二烯基质) 正构脂类 环及无环类异戊二烯 单个正构脂类化合物 单个环及无环类异戊二化台物 图1 生物脂类化合物合成途径 (据 Hayes 等110，1993；Fang 等1D，1993修改) %0 0 %0 %0 %0 %0 0 %0 化合物含量分布 35 结论 ●上单体烃碳-氢同位素分析测试技术，不仅为传统石油地球化学研究提供了更为精细的对比研究 方法；·「而且为基础有机地球化学的生物标志物成因、来源和蚀变及其生物合成途径等研究提供了强有力的武器；GC-irMS技术具有)阔的应用前景，希望继续 克服技术上的一些缺陷，发扬光大，推陈出 新，再塑辉煌! T. B. Coplen and others， U.S. Geological SurveyWater-Resources InvestigationsReport -