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油气地球化学复习题一、名词解释：（5’×5）1、R0：亦称镜质体反射率，指光线垂直入射时，镜质体中的反射光强度和入射光强度的比值。（温度和有效加热时间的函数且具不可逆性）（1）、干酪根：沉积岩中不溶于非氧化性酸、碱溶剂和常用有机溶剂的沉积有机质。2、生物标记化合物：是指沉积有机质、原油、油页岩、煤中（书：沉积物或者岩石中）那些来源于活的生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，没有或较少发生变化，基本保存了原始生化组分的碳骨架，记载了原始母质的特殊分子结构信息的有机化合物。因此，它们具有特殊的“标志作用”。3、氯仿沥青“A”：指可溶于有机溶剂氯仿中的有机质。氯仿从岩石中提取出来的有机质质量与岩石样品质量之比的百分数，就是氯仿沥青“A”的含量。它是反映了岩石中分散沥青物质中性部分的含量，一般认为氯仿沥青“A”与石油的性质相近似。（课件：指岩石中可抽提有机质的含量）4、生物降解作用：当含有溶解氧和微生物的地表水进入到浅层油藏界面后，微生物将以石油烃类为碳源进行繁殖，多是选择性消耗石油烃类使得石油化学组成发生重要改变的过程（这主要是需氧微生物的降解过程，异氧微生物的降解即是硫酸盐还原菌的厌氧氧化作用。）（可以不用写吧）生物降解的结果一方面是使原有的性质变差，有的粘度增加，形成重质油；另一方面，生物降解也会产生沥青沉淀，堵塞孔隙喉道，是储层物性变差，从而降低油气藏的开发价值。5、藿烷：五环三萜类中分布较广泛的生物标志物，由死亡生物体经地球化学过程演化而来的反映原核微生物(细菌)的输入的化合物。有4个六元环和1个五元环组成。碳数为27-35，（在C-4、C-8、C-10、C-14、C-18均有甲基，C-21是烃基取代基，它可以是-H、-CH3、C2H5等，）这类化合物的立体异构主要发生在C-17、C-21、C-22上，正常藿烷的碳数为30。（当某碳位上少一个-CH2时，称为降藿烷；少两个-CH2时称为二降藿烷；少三个-CH2时称为三降藿烷。当某碳位上增加一个-CH2时称为升藿烷；增加两个-CH2时称为二升藿烷；相应的还有三升直到五升藿烷。）6、甾烷：甾族化合物中最重要的一类，由三个六元环和一个五元环组成。7、Tm：17（H）-22,29,30-三降藿烷，即在C-17上的氢原子为构型，C-22，C-29，C-30的甲基丢失。8、Ts：18（H）-22,29,30-三降藿烷，C-18上的甲基转换到了C-17上，C-18上的氢原子为构型，C-22，C-29，C-30的甲基丢失。9、R构型：将手征性碳原子连接的四个不同基团，a-b-c-d由大到小排列，然后将次序规则中次序数最小的基团（d），放在观察者对面离眼睛最远的地方，其他三个基团（a，b，c）则指向观察者，如果a-b-c是顺时针方向的，则其构型为R。10、S构型：将手征性碳原子连接的四个不同基团，a-b-c-d由大到小排列，然后将次序规则中次序数最小的基团（d），放在观察者对面离眼睛最远的地方，其他三个基团（a，b，c）则指向观察者，如果a-b-c是逆时针方向的，则其构型为S。11、背向读者的基团称为构型，用虚线表示；指向读者的基团称为构型，用楔形线表示。12、分子离子：当化合物分子进入离子源时，用能量为70eV或低于70eV的电子束轰击，化合物分子就会失去一个电子，变为等质量的带正电的分子离子。（分子受到电子轰击后失去一个外层电子形成的等质量的正离子，用M+表示）13、碎片离子：一般有机化合物分子电离成分子离子所需的能量为7-15eV，因此当能量加大到70eV时，多余的能量可以继续使分子离子裂解为稳定的质量较小的碎片离子。广义上指除分子离子以外的所有离子。二、填空题：1、石油的族组成：饱和烃、芳烃、非烃（胶质）、沥青质。2、有机质丰度指标：有机碳含量(TOC)、岩石热解参数(生烃潜量，S1＋S2)、氯仿沥青“A”和总烃(HC)含量。3、生油气母质的主要类型：浮游植物、浮游动物、细菌、高等植物。4、干酪根元素组成的主要影响因素：有机母质类型；沉积环境；有机质热演化程度。5、正构烷烃主要来源于活的生物体、脂肪酸、蜡质等脂类化合物6、CPI，碳优势指数：表示C25—C33的正构烷烃的奇碳数分子与偶碳数分子含量的比值。其计算公式为：7、OEP，奇偶优势比：当样品具有奇碳数优势时，OEP1；当样品具有偶碳数优势时，OEP18、有关Pr、Ph的应用：还原环境下，偶碳数正构烷烃相对于奇碳数正构烷烃的优势，以及植烷相对于姥鲛烷的优势，即Pr/Ph1；低姥植比代表氧化环境。氧化环境下，奇碳数正构烷烃相对于偶碳数正构烷烃的优势，以及姥鲛烷相对于植烷的优势，即Pr/Ph1；高姥植比代表氧化环境。海相原油：Pr/Ph3；陆相原油：Pr/Ph49、岩石热解参数有：S1（含游离烃量）、S2（含热解烃量）、S3（含二氧化碳量）、Tmax（残余有机碳最大热解峰值）生油岩的主要分析参数：S0（含气态烃量）S1（含游离烃量）、S2（含热解烃量）、S3（含二氧化碳量）、Tmax（残余有机碳最大热解峰值）、TOC（总有机碳量），其中评价有机质丰度根据S1+S2；Tmax值的大小评价生油岩的成熟度。三、识图题：偶数－奇数－＋偶数－奇数3426332532243325CCCCCC21CCCPI113142446iiiiiiCCCCCOEP1、Pr/nC17；Ph/nC182、M/Z=191和M/Z=217四、简述题：1、石油的Tissot分类答：由于研究目的和采用的参数不同，存在着不同的石油分类。Tissot和Welte提出的分类方法是根据石油中各种烃类化合物：烷烃（石蜡）、环烷烃、芳香烃和含硫、氮、氧化合物（胶质和沥青质）的含量，以及硫的含量进行分类的。适用于常压下，大于210℃的那部分石油馏分。且该分类采用三角图解，以烷烃、环烷烃、芳烃和含硫、氮、氧化合物作为三角图解的三个端元。此分类方法将石油划分为两大类（正常石油和生物降解石油）六种类型。首先，根据饱和烃、芳烃加硫氮氧化合物的含量，划分为两大区域：1、饱和烃含量＞50%，芳烃加硫氮氧化合物含量＜50%，进而分为三种类型：1）石蜡型：石蜡烃含量＞环烷烃含量且石蜡烃＞40%，硫含量＜1%；2）石蜡-环烷型：石蜡烃含量≤40%和环烷烃含量≤40%，硫含量＜1%；3）环烷型：环烷烃含量＞石蜡烃含量且环烷烃含量＞40%，硫含量＜1%；2、饱和烃含量≤50%，芳烃加硫氮氧化合物含量≥50%，进而分为三种类型：1）芳香-中间型：石蜡烃＞10%，硫含量＞1%；2）芳香-沥青型：石蜡烃＜10%，环烷烃≤25%，硫含量＞1%；3）芳香-环烷型：石蜡烃＜10%，环烷烃≥25%，硫含量＜1%。其中，石蜡型、石蜡-环烷型、芳香-中间型属于正常石油；环烷型、芳香-沥青型、芳香-环烷型为生物降解石油。2、简述气相色谱的主要工作原理。答：气相色谱法一般用难挥发的高沸点的固定液或固定吸附剂作为固定相，用氮、氢、氦等气体作为载气，携带溶质作为流动相。一般情况下，固定相被固定于色谱柱内，而流动相携带混合物样品通过色谱柱。在通过色谱柱的过程中，各组分在固定相和流动相之间不断地反复进行分配，由于不同的组分在两相中的分配系数有差异，随着分配次数的增加，最终各组分从色谱柱出口流出的时间不一样，从而达到对样品中各组分的高效分离目的。3、简述甾烷的主要构型，并指出生物构型和地质构型。4、简述正构烷烃的主要地质应用。答：正构烷烃主要来源于活的生物体以及脂肪酸、蜡质等脂类化合物。其主要的地质应用如下：1）正构烷烃的奇偶优势是标志有机物成熟的重要参数:在低成熟的原油、沉积物中的正构烷烃绝大多数具有奇碳数优势，随着热演化程度的增加，奇碳数优势会逐渐趋于消失。2）高相对分子质量（nC25-nC33）的奇碳数正构烷烃，经常出现在富含陆源物质碎屑岩中，多数以nC27、nC29、nC31为主，具有明显的奇碳数优势，一般认为来源于高等植物中的角质蜡，在气相色谱图上，主峰碳在碳数较高范围内。3）中相对分子质量（nC15-nC21）的奇碳数正构烷烃，经常出现在海相、深湖相沉积物中，以nC15、nC17为主，其生物来源主要是藻类和水生浮游生物，在气相色谱图上，主峰碳为中等碳数范围。4）在碳酸盐岩和蒸发岩系中，常常出现偶碳数优势的正构烷烃，并伴随着Ph/Pr优势，一般指示还原环境。四、论述题1、生物标记化合物的种类及其在石油勘探中的应用。答：生物标记化合物种类繁多，其中正构烷烃、无环的类异戊二烯烃、萜烷和甾烷在油气勘探中应用广泛。1）无环链烷烃类：包括正构烷烃类和单甲基支链烷烃类应用：正构烷烃类：a.陆相碎屑岩：nC25-nC33奇数正构烷烃：C27、C29、C31为主；具有明显的奇偶优势；来源于高等植物中的腊。b.海相、深湖相沉积：nC15-nC21奇数正构烷烃：C15、C17为主；c.碳酸盐岩和蒸发岩中：偶奇优势＋Ph优势2）无环的类异戊二烯烃:可以分为规则的（头尾相连）和不规则的（头和头或者尾和尾相连）应用：a.反映环境：Pr/Ph1，反映还原环境；Pr/Ph1，反映氧化环境。海相原油：Pr/Ph3；陆相原油：Pr/Ph4b.反映成熟度：Ro增大,Pr/Ph增大，Pr/nC17、Ph/nC18降低c.GC-MS检测3）萜类化合物：1、二环倍半萜类：应用：该类化合物检出于饱和烃或芳烃馏分。2、二萜类：应用：环状二萜类通常作为酸、醇、酚和烃类，构成高等植物树脂和支撑组织的主要成分。3、五环三萜烷类化合物：五环三萜类中分布较广泛的生物标志物，藿烷类化合物主要反映原核微生物(细菌)的输入。这类化合物是石油和煤中常见的生物标志物。(1)藿烷类：降藿烷：Ts、Tm/升藿烷。（2）非藿烷类：应用：判断成熟度环境：Tm/Ts作为成熟度指标；伽马蜡烷－蒸发盐环境，奥利烷－陆相环境4）甾烷：（1）常规甾烷：规则甾烷型－规则甾烷系列αα；－异构甾烷系列ββ；重排甾烷型－βα/αβ；甲基甾烷型（2）非常规甾烷：脱A、B环甾烷；短侧链甾烷；降解甾烷；应用：1）生物脂类组成与分布、古环境2）石油地球化学——油源、成熟度2、石油次生变化的主要因素。（这是课件，书149页）答：又称“石油的地球化学转化”；“石油的蚀变”。在构造活动频繁或剧烈的地区，油气藏的保存条件往往被不同的程度的破坏，油藏中的烃类受到次生作用的影响，例如生物降解作用、脱沥青作用等。1）热催化转化作用（热成熟作用）：基本过程：脱环化作用+石蜡化作用→石蜡烃+芳烃a.芳烃→同分异构化作用→原子团转移→去烷基作用→石蜡烃+低分子量芳烃→高分子缩合作用→高碳物质b.环烷烃→异构化作用→脱环化作用→去烷基→单环化→脱环→石蜡烃c.石蜡烃→形成低分子量烃2）水洗作用：水洗作用程度主要与烃类分子溶解度有关3）氧化作用：a.需氧氧化－游离氧分子（在深度分布有限）、水溶氧分子芳烃和环烷烃较易于氧化，形成环烷酸等产物；异构烷烃受氧化可变为正构烷烃。b.厌氧氧化－MeSO4(可溶性硫酸盐)+CnHm+(硫酸盐还原菌)→MeS+CO2+H2O氧化作用的结果是使石油中的酸类和胶质成分增加。4）生物降解作用：当含有溶解氧和微生物的地表水进入到浅层油藏界面后，微生物将以石油烃类为碳源进行繁殖，多是选择性消耗石油烃类使得石油化学组成发生重要改变的过程（这主要是需氧微生物的降解过程，异氧微生物的降解即是硫酸盐还原菌的厌氧氧化作用。）5）脱沥青作用：石油中溶解有大量气体或轻烃（C2-C6）后，可使沥青质从原油中分离出来，形成沥青质的局部或分层富集（“沥青席”）。6）硫化作用：石油厌氧氧化时，可产生硫化氢，同时，石油中某些化合物在高温分解后也可产生硫化氢，硫化氢是强还原剂，可与Fe2O3等含铁矿物反应形成硫及其它硫化物。