第五章甾萜烷地球化学
涠洲油田油气地球化学特征及成因类型探讨
涠洲油田油气地球化学特征及成因类型探讨张传运;潘潞;黄苏卫【摘要】中石化涠西探区2015年获重大突破,涠西南D洼东部斜坡发现了涠洲油田.为揭示原油的成因和来源,此文采用地质地球化学技术,通过GC、GC-MS分析表明,原油中链烷烃组分以低碳数正构烷烃为主,平滑分布;甾萜烷异构化程度较高,富含重排甾烷,具丰富的C304-甲基甾烷以及低碳数甾烷,C27、C28、C29规则甾烷呈“V”型或“L”型分布.油-油、油-源对比表明,涠洲油田原油与流沙港组优质的深湖-半深湖相烃源岩具有成因联系.原油成熟度参数C29甾烷αββ/(αββ+ααα)、C31升藿烷22S/(S+R)等表明原油已达成熟阶段,利用甲基菲指数MPI1折算原油成熟度分布在0.79～0.97之间,原油成熟度与涠西南D洼流沙港组烃源岩热演化程度相当.综合以上分析认为,涠洲油田的原油表现为典型湖相特征,主要来源于涠西南D洼流沙港组烃源岩.【期刊名称】《海洋石油》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】8页(P9-16)【关键词】涠洲油田;生物标志物特征;原油成熟度;原油成因类型【作者】张传运;潘潞;黄苏卫【作者单位】中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院,上海200120;中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院,上海200120;中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院,上海200120【正文语种】中文【中图分类】TE122中石化涠西探区位于北部湾盆地北部坳陷，主要涉及涠西南凹陷D洼以及海中凹陷的中部地区。
2015年以来，中石化在涠西探区油气勘探取得突破，在涠11-5W构造上相继钻探了几口高产油气流井，标志着涠洲油田的发现。
目前已有大量学者对于北部湾盆地油气成因与成藏进行了深入分析[1-6]，包括涠西南凹陷A、B、C洼、福山凹陷、迈陈凹陷等，认为油源主要来源于流沙港组。
对于中石化涠西探区所属的涠西南D洼和海中凹陷的油气成因与成藏方面研究较少，对于已发现油气的地球化学特征及成因等研究还未深入展开。
生物标志化合物
15
希 腊 中 新 世
10 5 0
原 油
0
15
20
25
30
15
20
25
正 构 15 烷 烃 质 10 量 分 数
(%)
30
5
西 非 下 白 垩 统 915m
正 构 烷 烃 质 量 分 数
(%)
C27
15 10 5 0 15 15 20 25 30
西 德 （ 莱 因 地 堑 ） 渐 新 世 925 m 岩 石 抽 提 物
四环萜烷也较广泛分布于原油和岩石抽 提物中。目前认为这个系列的化合物由五 环三萜烷类烃热降解或生物降解而成 （Aquino Neto等，1983） 。目前发现的 该系列化合物分布于C24～C27，有可能分布 到C35（Peters等，1993），常以C24丰度最 高。
(3) 长链三环萜烷
长链三环萜的结构特征是环上带有－个异戊二烯 结构单元的长链。这类化合物在油和沉积物中广泛 分布，并且其碳数一般以C19～C30为主，但在一些 原油中也检测出了C19～C45的三环萜，甚至碳数更 高，可达C54 。
0
15
20
25
30
15 10
5 0
西 非 下 白 垩 统 2425 m
10 5 0 15
突 尼 斯 古 新 始 2074m
岩 石 抽 提 物
20 25 30
15
20
25
30
分 子 的 碳 原 子 数
分 子 的 碳 原 子 数
图7-4 尤因塔盆地始新统沉积物和西非 下白垩统中的正构烷烃分布曲线线
图7-5 突尼斯和莱茵河谷下第三系岩石 抽提物中以及希腊中新世原油中分布曲
油源-成因
第五章油气生成（小题）1、所谓的低熟油系指所有非干酪根晚期热降解成因的各类低温早熟的非常规石油。
从0.7～1.0g/cm3，绝大多数低熟油的密度介于0.85～0.94g/cm3之间，与普通石油相比显示出其油质偏重的特点饱/芳比低和非/沥比高是低熟油在族组成上的另一共同特征。
（1）低熟油的判识定量标志：C29甾烷αββ/(ααα+αββ) ＜0.4C29ααα甾烷20S/(20S+20R) ＜0.4定性标志：热不稳定的生物标志物的存在：例如各种甾烯和藿烯、5β(H)-粪甾烷、 5α-粪甾烷、脱羟基维生素E系列、卟啉以及长链烷基四氢噻吩和噻吩系列等。
（2）包括凝析油、轻质油、正常石油、重油和高凝固点油等。
低熟油生烃阶段相应的源岩镜质体反射率Ro大体上在0.20～0.70%范围内，相当于干酪报生烃模式的未成熟和（或）低成熟阶段。
（3）低熟油的成因机理1．木栓质体早期生烃2．树脂体早期生烃3．细菌改造陆源有机质早期生烃4．生物类脂物早期生烃5．富硫大分子早期降解生烃机理在特定条件下，碳酸盐岩对低熟油的形成更为有利，特别是在碳酸盐岩—蒸发岩体系中。
原因:（1）烃源岩有机质丰度高，有利于直接从可溶性有机质形成重质石油。
（2）含硫高（3）碳酸盐岩对可溶有机物的低吸附性，也有利于油气的早期运移。
2、煤成油的排驱机理（1）压实排驱机理（2）受压力驱动的连续沥青网络运移机理（3）气溶方式运移机理煤成油的总体特征是低密度、低粘度、低凝固点、低含硫、中—高含蜡、高饱和烃和低非烃+沥青质。
3、煤成油的地球化学特征（1）在族组成中，饱和烃含量高于芳烃、非烃和沥青质，澳大利亚典型煤成油的非烃十沥青质含量一般＜10%；（2）硫含量低，甚至可以忽略不计；（3）正烷烃分布在C20～C40范围最大，类异戊二烯型烷烃中，Pr/Ph值一般大于4；（4）倍半萜类中有补身烷和桉叶油烷等既反映生源又反映沉积环境的化合物，还有其它来源于五元环同系物、可能与细菌作用有关的化合物（5）富含反映不同植物属种和石油时代的二萜类化合物；（6）一般都有藿烷类化合物，而且长侧链藿烷浓度随其碳数增加呈指数递减，但甲基藿烷和降藿烷不常见；（7）Ｘ化合物（一种C30重排甾烷）常见；（8）有时可见非藿烷型萜烷，如奥利烷、羽扇烷、乌散烷和多杜松烷以及不饱和三萜烷；（9）规则甾烷分布以C29甾烷占优势。
有机化学：萜类和甾族化合物
醇，俗称薄荷醇或薄荷脑。
CH3
7
CH
CH2 CH2
1
6
2
CH2 CH2 CH
CH
54 3
8
9
10
OH
CH3 CH3
• 3-萜醇分子中有3个不同的手性碳原子，故有4对 对映异构体，分别是〔 〕薄荷醇、〔 〕异薄 荷醇、〔 〕新薄荷醇和〔 〕新异薄荷醇。即 以下的四个非对映异构体和各自的对映异构体。
练习题17.1 香叶烯〔C10H16〕，一个由月
桂的油中别离而得的萜烯，汲取3摩尔氢分
子而成为C10H22，臭氧分解时产生以下化
合物CH3：CCH3 H C H HC CH2CH2C C H
O
O
O
OO
依据异戊二烯规则，香叶烯可能的结构是什 么？
•
类别 单萜类 倍半萜类 二萜类 三萜类 四萜类 多萜类
H+
重排
•
Cl
Cl
• α-蒎烯
〔张力较大〕
小〕 氯化莰
〔张力较
• 从上式可看出，虽然首先生成3o 碳正离子，但 由于分子内四元环的张力较大，因而仍重排成2o 碳正离子，使其转变成具有张力较小的五元环。 因此，减少环的张力是上述重排发生的主要原因。
• 生成的氯化莰经碱处理后，可排除氯化氢，发生 另一次重排，形成莰烯〔以构象式表示反响过 程〕：
• 3．双环单萜 在萜烷结构中，C8假设分别与C1、C2或C3相连时， 则可形成桥环化合物，它们是莰烷、蒎烷或蒈烷；假设C4与C6 连成桥键则形成zaozi007烷，它们的根本碳骨架及编号如下：
C8~C1相连
7
1
6
2
54 3
8
10
有机化学萜类甾体PPT课件
CH3
CH2
CO
H
O
H
18-去甲基-孕甾-4-烯-3,20-二酮 18,19-双去甲基-5α-孕甾烷
词首“去甲基”的采用,可能会使 某些甾体化合物出现同物异名的 现象。如：
5β-雌甾烷
H
19-去甲基-5β-雄甾烷
第24页/共32页
5.当母核的碳环扩大或缩小时，分别用词首“增碳” （Homo）“失碳”（Nor）来表示，若同时扩增或缩 减两个碳原子就用词首“增双碳”（Dihomo）“失双 碳”（Dinor）来表示，并在其前注明在何环改变。例 如：
第17页/共32页
11 1 10 9
12 13
17
C D 16
2
A
B
8 14 15
3
7
45 6
A/B反式稠合
CD AB
A/B顺式稠合
两种稠合方式的区别在于C5-H构型的不同。 在甾体化合物中，如果某个基团：
朝向平面前的，称为β位 朝向平面后的，称为α位
第18页/共32页
R
2
1
12
11
13
9 10
——二环第脂8页环/共烃32页命名——
这4种饱和双环萜自然界不存在，存在其不饱和和 含氧衍生物。松节油中存在：
α-蒎烯 构象式
β-蒎烯
α-蒎烯与β-蒎烯在0℃可与HCl加成，较高温度会发生骨架的
重排，生成莰的结构。4元环扩为五元环，减少环张力。瓦格
涅尔-麦尔外英(Wangner-Meerwein)重排。
第2页/共32页
二、单萜类化合物 （一）链状单萜
CH2OH
橙花醇
CHO
CH2OH
（存在于玫瑰油、香茅 油中）
油气地球化学知识框架
油气地球化学知识框架(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--油气地球化学第一章生物有机质组成与沉积模式第一节有机质的形成与全球碳循环一、生命的起源与演化二、光合作用三、对地球上有机质有主要贡献的生物1、浮游植物（时间长、水体面积高、繁殖率高）2、细菌（时间长、分布广、适应性极强、繁殖快）3、高等植物（出现晚，分布在陆地保存难、可富集演化为煤层）4、浮游动物（食物消费者产率低、低等浮游动物数量较大）四、有机碳的循环1、有机圈2、有机碳的循环 (1)生物化学亚循环 (2)地球化学亚循环第二节生物有机质的组成和性质一、碳水化合物二、蛋白质和氨基酸（一）蛋白质(二)氨基酸(三)酶三、脂类1．脂肪酸2．腊3.萜类和甾类化合物4.甾族化合物四、木质素和丹宁五、色素第三节有机质沉积模式一、有机质沉积的控制因素1、生物控制因素:微生物降解、原始生产速率2、物理控制因素:有机质沉积速率、沉积环境、有机质的搬运作用二、缺氧环境的类型1、大型缺氧湖泊（1）深水是缺氧湖泊发育的重要条件（2）缺氧湖泊的发育与纬度有关（四季变化明显的湖泊底水含氧量大,热带湖泊含氧量少）2、海相缺氧环境(1)缺氧封闭局限海盆(2)由上升流形成的缺氧沉积第二章沉积有机质组成及成岩演化第一节腐殖质的组成、结构和性质1、腐殖质的概念：是指土壤、天然水和现代沉积物中不能水解的、不溶于有机溶剂的暗色有机质。
2、腐殖质的形成、提取及分类(1)形成有机质受细菌作用后剩余的木质素、氨基酸、脂肪酸、酚、纤维素等在微生物作用下缩合而成（在强还原环境下可以不形成腐殖质）(2)提取与分类富啡酸（FA）、胡敏酸(HA)、胡敏素(3)腐殖酸元素组成主要为C、H、O、S、N，其中C、O两项占90%以上3.腐殖酸的结构A富克斯结构模型 B费尔伯克结构模型 C特拉古诺夫结构模型 D库哈连科结构通式4.腐殖酸的物理化学性质(1)胶体性和可溶性(2)明显的酸性(3)亲水性(4)热解性质5.腐殖质的演化第二节可溶有机质一、可溶有机质的定义凡是被中性有机溶剂从沉积岩（物）中溶解（抽取）出来的有机质称为可溶有机质，或可抽提有机质，也成为沥青。
5-2 甾萜类化合物
甾类分子的碳数主要为C 一般认为， 甾类分子的碳数主要为C27、C28和C29，一般认为， 的胆甾醇是动物甾醇的主要成分， 正因为如此， C27 的胆甾醇是动物甾醇的主要成分 ， 正因为如此 ， 一 般将C 的甾烷称为胆甾烷 而相应的将C 胆甾烷， 般将 C27 的甾烷称为 胆甾烷 ， 而相应的将 C28 、 C29 甾烷 分别称为24 甲基和24-乙基-胆甾烷，而各种C 24分别称为 24- 甲基 和 24- 乙基 - 胆甾烷 ， 而各种 C28 、 C29 甾醇则是高等植物甾醇的主要代表。不带长侧链， 甾醇则是高等植物甾醇的主要代表。不带长侧链，碳数 22的低分子甾类称 孕甾。在甾环的C 的低分子甾类称孕甾 C22 的低分子甾类称 孕甾 。 在甾环的 C-4 位上带有一个 甲基的称4 甲基甾。 甲基的称4-甲基甾。 就目前所知，陆生植物主要含C29、其次含C28甾醇， 其次含C 甾醇， 就目前所知，陆生植物主要含C 动物主要含几种C 胆甾醇， 而在深水浮游动植物（ 动物主要含几种 C27 胆甾醇 ， 而在深水浮游动植物 （ 包 为主的， 括藻类）和水的游离甾醇中则是以C 括藻类）和水的游离甾醇中则是以C27和C29为主的，或 更为重要。 者C27更为重要。 甾醇是水生浮游生物甾醇类的优势成分， C27 甾醇是水生浮游生物甾醇类的优势成分 ， 而 C29 甾醇则是陆源和高等植物有机质甾醇类的最主要的 成员。 至于C 甾醇也是偏向于陆源有机质甾醇的方面。 成员 。 至于 C28 甾醇也是偏向于陆源有机质甾醇的方面 。
在动植物体中甾类化合物通常以带双键的醇酮酸的形式存在死亡的动植物进入沉积物后甾类经一系列地球化学变化往往成为不含杂原子和双键的分子因此由生物的遗体转换而成的石油中的甾族化合物一般以甾烷的形式存甾类分子的碳数主要为c2729一般认为27的胆甾醇是动物甾醇的主要成分正因为如此一分别称为24甲基和24乙基胆甾烷而各种c2829甾醇则是高等植物甾醇的主要代表
萜类和甾族化合物-有机化学
甾族化合物的立体化学
复杂。因仅就环上而言，
就有六个手性碳原子，
可能有的立体异构体数
目为26 = 64个。
20
12 19
17
11
18 1
C 13 * D
* 14 *
16 15
2
9*
A * 10 B 8
3
*
7
5
4
6
天然的甾族化合物中，B环和C 环之间总是反式稠合
C环和D 环之间几乎反式稠合
（强心苷元除外）
A环和B 环之间可以顺式也可
以反式稠合
稠合以后甾环碳架上所连的原子或基团在空间有 不同的取向，其构型规定如下：(角甲基位于稠环的上
方，用作其它取代基构型的参考标准。)
a-构型：与角甲基在环平面异侧的取代基称为a-构型，用虚线表示。 即基团位于环平面下方。
b-构型：与角甲基在环平面同侧的取代基称为b -构型，用实线表示。 即基团位于环平面上方。
R
12 Me 17
11
1 Me 9
13 D
C
16 15
2
A 10 B
14 8H
3
5
7
4H 6
CH3
CH3 R
四、 胆固醇（胆甾醇）
H3C H3C
H3C H
HH
HO 胆甾醇
结构特点：
CH3
CH3 C-3有b-OH，
C-5与C-6之间有碳碳双键
C-17连 着 一 个 8碳 原 子 的 烷基侧链。
无色或略带黄色的结晶，m.p148.5℃,在高真空 度下可升华，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等 有机溶剂。
3
HO
OH
18萜类和甾族化合物
（2）樟脑
CH 3 O 重要存在于樟脑树中，为无色闪光 结晶，易升华，有愉快香味。樟脑气味 有驱虫作用，可用于毛料衣物的纺蛀剂。 莰酮（樟脑） m.p 179 ℃ b.p 209 ℃ 在医药上用作强化剂以及配制十滴水、 清凉油等。
樟脑
工业制备
焦磷酸牻 （ máng ）牛 尔酯(GPP )
(3)龙脑（又称为樟醇）与异龙脑 俗称冰片，樟脑还原产物，也是 合成樟脑的中间体
（1）蒎烯
CH 3
α
蒎烯 是松节油的主要成分（80%）
用作油漆、蜡等的溶剂，是合成冰片、 樟脑等的重要化工原料。 α 蒎烯 b.p 156 ℃
张力较大 张力较小
氯化莰
经碳正离子重排，使环系碳架发生改变的情况, （Wangner-Meerwein瓦格涅尔-麦尔外英） 重排，是萜类化合物常见的重要反应，
2．命名
IUPAC规定的系统命名法，较生辟， 多接触才能熟练。我国一律按英文俗名意 译，在接上“烷”、“烯”、‘醇“等类 名而成。习惯常用用俗名如樟脑，薄荷醇 等
(一)单萜类（C5H8）2 1. 开链单萜(链状单萜)
基本骨架，由两个异戊二烯 分子首尾相连而成
当蜜蜂发现食物时，它便分泌出香 叶醇以吸引其它蜜蜂，因此，香叶醇也 是一种昆虫外激素。
二、萜的分类、命名 萜类化合物中异戊二烯单位可相连成链状化合 物，也可连成环状化合物。 1．分类 根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分 成以下几类： 1）单萜： 含有两个异戊二烯单位。它包含 开链单萜，单环萜，二环单萜三种。 2）倍半萜：含有三个异戊二烯单位的萜。 3）双萜： 含有四个异戊二烯单位的萜。 4）三萜： 含有六个异戊二烯单位的萜。 5）四萜： 含有八个异戊二烯单位的萜。 这些萜类和单萜一样，也有开链和成环之分。
萜类和甾体化合物
陈明
陈明
C A B
D A B
C
D
C4（5）、C5（10）或C5（6）烯键存在，区 分A/B环稠合时构型的依据不存在，无正系与 别系的区别 。
正系 (5β 型) A/B顺 B/C反 C/D反
别系 (5ɑ 型) A/B反 B/C反 C/D反
胆甾醇
5
陈明
陈明
环上的取代基由于空间的取向不同，能产 生 ɑ 与 ß 两种差向异构体，两者的生理活 两种差向异构体，两者的生理活 性有较大差异 。
3-羟基-1,3,5(10)1,3,5(10)-雌甾三烯-1717-酮 (雌酚酮)
4
陈明
陈明
OH CH3
O
17ɑ-甲基-17β-羟基-雄甾-4-烯-3-酮 (甲基睾丸素)
胆甾-5-烯-3β-醇 (胆固醇)
陈明
陈明
三、甾族化合物的构型和构象
A、 构型 17 13 9 10 8 14
十氢萘
5 8 个手性碳原子，理论上可有 256（28）种 光学异构体。实际只有两种立体异构体 光学异构体。实际只有两种立体异构体
陈明
陈明
樟脑（camphor）
龙脑（borneol）和异龙脑（isoborneol）
樟脑（莰酮） （-）-樟脑 camphor
（+）-樟脑
樟脑
龙脑（冰片） 异龙脑（异冰片）
右旋龙脑天然存在与薰衣草油、香紫苏油中。 左旋龙脑存在于香茅油、松针油等精油中。 龙脑具有发汗、兴奋、镇痉、驱虫等作用。中医 用作发汗祛痰药，并用于霍乱的治疗。龙脑也是 上等香料的组成成份 。
二、 命名 根据C10、C13、C17所连侧链的不同， 甾体化合物常见的基本母核有6种。
辽河双南油田油气地球化学特征
文章编号:167221926(2003)0620496206收稿日期:2003207201;修回日期:20032102071作者简介:段云鹏(19622),男,云南昆明人,讲师,主要从事教学、科研与管理工作1辽河双南油田油气地球化学特征段云鹏1,包建平2,马安来2,朱翠山2(1.昆明冶金高等专科学校,云南昆明 650033;21江汉石油学院地球化学研究中心,湖北荆州 434023)摘 要:辽河双南油田的原油大多属于正常比重的原油,其生物标志物分布与组成上呈现出姥鲛烷、植烷和甾烷的C 27R 和C 29R 均势,而重排藿烷、新藿烷和伽马蜡烷具有含量较低的特征。
这种均势和特征表明原油来源于淡水环境条件下形成的混合型有机质。
甾萜烷和芳烃成熟度参数表明部分原油属于成熟原油,如双201等井的原油;另有部分原油则属于未成熟原油,如清5井和锦135井原油。
不同成熟度的原油具有明显不同的轻烃组成,油源对比结果表明这些原油主要来源于该地区的沙三段烃源岩。
关键词:辽河油田;双南油田;原油;轻烃;生物标志物;成熟度;油源对比中图分类号:T E 122.1 文献标识码:A0 前言油气的成因是油气勘探过程中迫切需要解决的问题,它涉及原油的成因、成熟度和来源等。
辽河坳陷是渤海湾盆地的重要组成部分[1,2],主要的烃源岩层为沙河街组,产出的原油按成熟度可划分为未成熟油和成熟原油[3],按原油性质可分为正常原油和生物降解稠油[4]。
生物降解稠油在辽河油田独具特色,这种原油比重高、粘度高和流动性低,开采难度大,采收率很低,经济价值相对较低,但这类原油在探明油气资源中占有很大的份额。
正常的成熟原油因其相对较低的比重和粘度以及好的流动性,开采容易,采收率和经济价值相对较高。
认识正常原油的特征和成因对寻找这类原油具有重要意义。
本文通过对辽河双南油田部分原油中生物标志物的分布与组成特征的研究,确定了原油的成因,并利用甾萜烷和芳烃分子成熟度参数明确了原油的演化程度。
甾烷和萜烷化合物特征
甾烷和萜烷化合物特征甾、萜类化合物是烃源岩有机抽提物和原油中重要的也是研究最多的一类生物标志化合物。
它们既继承了生物化学组分的许多信息，又记录了从生命有机质到沉积有机质演化的很多证据。
对甾、萜化合物组成和分布特征详细研究，有助于对烃源岩的深入认识，可以更好地揭示烃源岩现今状态和演化历史过程。
（一）甾烷化合物组成特征甾烷类化合物一般归为低分子量甾烷、重排甾烷、规则甾烷和4-甲基甾烷等4类，有些地区还可以检测出甲藻甾烷。
一般情况，甾烷总量占总生标量不到30%，其组成绝大多数是以规则甾烷为主要成分（超过半数），其次是重排甾烷，低分子量甾烷和4-甲基甾烷含量相当，一般小于10%。
甾烷是原油中最为常见和重要的一类生物标志化合物，它们的母质主要来源于藻类和高等植物。
原油中甾烷包括低碳数甾烷、C 27~C 29规则甾烷和重排甾烷、C 28~C 30 4-甲基甾烷以及C 30甲藻甾烷。
根据规则甾烷相对比例可用于有机质的生源分析，C 27甾烷来源于藻类有机体，C 28甾烷主要与硅藻有关，C 29甾烷的生源既可以是藻类又可以是高等植物。
陆相盆地绝大多数原油中C 27~C 29甾烷呈“V ”字型分布，即C 27＞C 28＜C 29，表明藻类和高等植物双重生源特征。
甾烷基本结构为全氢化菲稠化环戊烷（图1），其中，在C 10和C 13位上连有甲基，C 17位连接较长的支链烷基，在C 24位连接C 1~C 2，分别为C 27~C 29甾烷。
C 5、C 14和C 17位碳环上氢（H ）构型有α和β之分，前人规定：氢原子位于环平面之下的（即C-H 键伸向纸）为α-H ，氢原子位于环平面之上的（即C-H 键伸向纸外）为β-H 。
C 20为手性碳原子，其立体构型有左旋和右旋两种构型，即R 构型和S 构型。
图1 甾烷基本结构图规则甾烷的生物构型为5α(H),14α(H),17α(H)C 27~C 2920R ，随着热演化作用进行，生物构型（R 构型）甾烷会不断向地质构型（S 构型）转化，即转化为5α(H),14α(H),17α(H)C 27~C 2920S ，并与5α(H),14α(H),17α(H)C 27~C 2920R 共存并最终达到平衡。
沾河断陷烃源岩有机地球化学特征
地毗邻 ， 在我 国境内面积 ２ ２ ８ １ ０ ｋ ｍ 。盆底的形 成
与演化 与南部 的松 辽 盆地 颇 为 相 似 ， 大致 经 历 了 前
裂陷、 断陷 、 坳 陷 和萎 缩 ４个 阶段 ， 基 底 形态 具 有 构
１期
姜 丽娜 ， 等： 沾 河断陷烃 源岩有机地球 化学特征
造轴向北东走 向的“ 三断两隆” 的构造特征 ， 自西 向 东相间分布， 并明显受北东 向基底 断裂控制 ， 依次 为孙吴断陷、 茅栏河隆起 、 沾河 断陷、 富饶隆起和嘉
荫断 陷 。沾河 断陷 主要 位 于盆地 中部 ， 面积约 ７ ８ １ ０ ｋ ｍ ， 重磁 解释划 分 沾河 断 陷为 乌底 河 断 凹、 松树 沟 凸起 和石 参 山断 凹 ３个 二 级 单元 ， 地震 进 一 步 确定 了重磁解 释 划 分 的一 、 二 级 构造 单 元 ， 同 时把 逊 克 凹陷 （ 相 当 于 据重 磁 资 料 划 分 的 乌底 河 断 凹 ） 划分 为西部 构造带 和东 部 构造 带 ， 东 部 构 造 带 又划 分 为 沾 河 向斜 、 李 双福 地 营 子背 斜 和 新立 农 场 向斜 。孙
和鱼亮子组 ， 古新统乌云组 ， 中新一 上新统孙 吴组 和
更新一 全新 统 。 孙吴． 嘉荫 盆地 是 中 国东 部 勘 探 程度 较 低 的 盆 地 中最具含 油气 远景 的盆地 之 一 ， 但 孙 吴一 嘉 荫 盆 地 研究 程度极 低 ， １ ９ ９ １年开始 以开展 大地 电磁 和 重 力 普查为主 ， ２ ０ ０ １年 起 对 孙 吴一 嘉 荫 盆 地 开 展 了 野 外 地 质调查 工 作 ， 开 始 了物 探 和 化 探 工 作 ， 仅 有 部 署
第五章烃源岩特征
第五章烃源岩特征及油气源对比第一节烃源岩分布及地球化学特征一、烃源岩岩性、岩相及厚度1、岩性、岩相特征柴北缘早侏罗世断陷盆地为碎屑岩沉积区，烃源岩主要为湖泊、三角洲、沼泽相暗色泥岩、页岩及炭质泥页岩，富含有机质。
据研究，该地区烃源岩的主要岩相类型包括：（1）前扇三角洲暗色泥岩主要发育于湖西山组和小煤沟组，形成于湖水面相对较高、距物源区近、湖盆坡度相对较陡且受同沉积正断层控制的背景下，由冲积扇直接入湖形成。
前扇三角洲暗色泥岩的特点是沉积厚度大，在剖面上常与厚层或透镜状的砂砾岩互层，二者之间多突变接触。
前扇三角洲距河口近，有机质来源丰富，湖水较深，加上沉积速率较高、快速埋藏，有利于有机质的保存。
但陆源高等植物输入较多，有机质以Ⅲ型为主。
（2）湖相暗色泥岩主要为半深湖－深湖相，有机质既有陆源高等植物，也有湖相水生生物，其相对丰度取决于水体距物源的距离。
冷西次凹的北部在早侏罗世处于较深湖区，距物源区相对较远，陆源高等植物的输入减少，水生生物较发育，所形成的暗色泥岩中Ⅱ～Ⅰ型有机质较丰富。
如石深7井下侏罗统深水湖底扇暗色泥岩厚度为136m，占地层厚度的38%，有机质类型较好。
（3）沼泽相炭质泥岩沼泽相富含植物组分的炭质泥岩、页岩甚至煤层也是重要的烃源岩，但其生油潜力有限。
从现有资料看，下侏罗统最有利的烃源岩为湖泊相暗色泥岩；中侏罗统烃源岩除了J2d6－J2d7湖相泥岩、页岩和油页岩外，还有J2d5沼泽相煤系地层。
2、研究区的烃源岩厚度分布青海石油勘探开发研究院根据烃源岩发育的控制因素、利用测井方法识别和评价了生油岩的分布，编制了下侏罗统暗色泥岩厚度等值线图（见图5－1）。
下侏罗统具有多个生烃中心，其烃源岩厚度大，分布面积广。
烃源岩厚度变化规律与地层厚度类似。
其中，昆特依断陷北部的鄂博梁次凹和冷西次凹发育了巨厚的烃源岩，厚度达600～1200米，冷湖四、五号一带烃源岩厚度也较大，为400～900米左右，昆北斜坡100～200米左右，昆1井附近为200～400米左右；昆特依断陷中部厚度多为200米左右（图5－1）。
第五章 干酪根的演化与油气生成
在反应中，催化剂只起着加速反应进程和 寄附电子对的作用，其本身在反应前后量没有 变化。这种断裂亦称阳碳离子反应。
反应产物的种类也很多，其中有直链烃， 但支链烃为其主要产物。
第二节 干酪根的性质变化 一、元素成分含量的变化：
•随温度加大，碳含量增加，氢和氧含量减少；
•干酪根发生脱氧，失氢和富集碳； •干酪根原子键断裂自身H/C值大幅度降低； •O/C有变化（减少，但幅度没前者快）； •C-C键断裂； •不同类型干酪根H/C，O/C不同（范氐图可看出）。
规律： 开始增加较慢，当埋深超过1500米时变得 显著。如某剖面： （1）埋深小于1500米，可溶有机质变化较小， 约50mg/g有机碳； （2）1500~2200米，可溶有机质数量迅速增大 （由于饱和烃大量增加）； （3）2200~3000米，可溶有机质达到最大数量 后，又迅速降低； （4）＞3000米，可溶有机质降到很小（由于热 裂解所致）。
二、烷烃随深度的变化
1．正构烷烃随埋深的变化 （1）变化规律明显 ①在浅于1200米时，浓度很低； ②1200~2200米，增加迅速（可溶有机质中极 性分子失去官能团或干酪根侧链脱落引起）； ③＞2200米，生成量迅速下降，至3000米以下 降至最低值（干酪根上的侧链已基本脱落，热 解率降低，只生成短链烃）。
主要动力，成熟阶段，化学反应主要有两种：
催化裂化反应和热裂化反应。研究表明：
1．在干酪根向沥青质转化阶段，解聚作用是
主反应，主要沿活化能较低的杂原子键解开， 解聚的产物为沥青质（酮、酸中的羧基、羰 基先断开）
2．沥青质向胶质转化的阶段，氢的再分配起着 重要作用。其特点是反应中某些分子失去氢， 另一些获得氢，结果是一部分产物比原始反应 富含氢，多具链状结构；另一部分产物贫氢、 芳香度和缩合程度增高。 3．胶质到重质烃阶段，特别是到轻质烃阶段，
第五章 油气运移地化参数
第五章指示油气运移的地球化学参数石油是一种多组分的复杂混合物，每个组分的物理化学性质存在差异。
当它们从油源层被排到相邻近的运移通道中进行运移时，由于石油组分与运移介质之间物理-化学作用的影响，多组分的复杂混合物将发生不同程度的分异作用，导致石油的组成和性质发生一系列的变化，即发生分馏。
导致这种变化的影响因素颇多，在不同的地质-化学条件下，对于石油的不同组分，各种因素的影响程度不尽相同，目前还不是很了解。
而地球化学参数却可以为这些变化提供直接的证据。
现在在运移研究中发挥重要作用的地球化学参数包括石油的不同馏分、流体包裹体和同位素等。
一、原油馏分1．生物标志化合物现在用于油气运移研究中的生物标志化合物主要包括正构烷烃、异戊二烯烃、甾烷、萜烷、芳烃及卟啉化合物。
（1）正构烷烃正构烷烃是石油的重要组成部分，也是石油地化中研究和应用较早的化合物之一。
与生物标志化合物有关的正构烷烃，碳数分布范围很广，从 nC13—nC40，甚至到nC50，由于分析上的原因，一般研究的在nC15—nC35之间。
随着运移距离的增加nC17—nC25范围内的正构烷烃表现出与运移距离成正比的关系,即运移距离越长, nC17—nC25范围的正构烷烃含量越高。
在运移过程中，层析作用占主导地位时，这种规律非常明显；但是若在运移过程中，氧化作用或生物降解占主导地位，这种规律可能不明显，甚至出现相反的规律。
（2）异戊二烯烃无环异戊二烯烃类广泛地应用于油源对比和恢复沉积环境，其中姥鲛烷和植烷由于结构上的稳定性和较高的含量，成为最常用的标志化合物。
在运移方面，目前主要研究了姥鲛烷、植烷与nC17、nC18 运移的相对难易程度。
Mackenzie等和 Leythaeuser 等在研究了一些地区的地质样品后发现，在排除了成熟作用影响之后，经运移的原油中的Pr/ nC17比值较源岩中残余烃低，即nC17较Pr更易运移。
也就是说，正构烷烃较相近碳数异戊二烯烃具更强的运移能力。
第五章甾萜烷地球化学
70.00
时间
按照保留时间顺序，根据记录的离子强度，建立的一个离子流色谱 图，即为总流子流图；用来观察样品的分离情况和信号的强弱。它 与气相色谱图基本相同。
二、质谱图（棒图）
217
90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000
基峰
特征离子峰
相 对 强 度
149 55 95
M-15 分子离子峰 M+
400
123 175
385
290
200 250 300 350 400 450
50
100
150
m/z 质荷比
离子碎片按质荷比（m/z）的大小，依次排列的谱图称质谱图。 谱图中m/z最高的离子为分子离子（M+）；最高的峰称为基峰；除 M+外的峰称离子碎片峰。
甾烷化合物质谱图特征
217
90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000
C29甾烷质谱图
m/z 217
相 对 强 度
149 55 95
叶绿素中的结构
地质体中的卟啉
第一节 气相色谱-质谱（GC/MS）分析原理
一、GC/MS组成部件与作用
气相色谱仪 降压连接器 质谱仪
作用：化 合物分离
作用：将载气压 强降低8个数量级， 并将化合物输入 质谱仪
作用：鉴 定化合物
二、质谱仪（Mass Spectrometry）的工作原理
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三、 藿烷的碳数分布及其沉积环境意义
C30H
伽玛蜡烷 C29H
C27 Ts Tm
C31H C30M
C32H
C33H
C34H C H 35
C31~C35藿烷随碳数 升高呈递减分布模式， 常见于一般淡水湖相生 油岩及原油中。
70.00
时间
按照保留时间顺序，根据记录的离子强度，建立的一个离子流色谱 图，即为总流子流图；用来观察样品的分离情况和信号的强弱。它 与气相色谱图基本相同。
二、质谱图（棒图）
217
90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000
二、甾类化合物结构、系列与检测
规则甾烷
重排甾烷
甾烷类化合物在碳环上5，14，17碳位H原子具有α ， β构型；侧链 20碳位为手性中心，具有R、S两种构型；因而每个碳数化合物5个 异构体。 5 α （H）， 14 α （H），17 α （H）—20R+S； 5α （H），14 β （H），17 β （H）—20R+S； 及 5 β （H），14 α （H），17 α （H）—20R。 重排甾烷有相应的构型。
•
由于细胞膜组分在沉积、成岩作用过程中抗降解能力强，因而藿烷类化 合物几乎检出于所有的原油和生油岩。常规的藿烷一般碳数范围在C27C35之间，有报道碳数可达C40以上。碳数为C31-C35的藿烷主要来源 于细菌的细胞膜，一些蕨类植物也有其先质。碳数为C30或低于C30的 藿烷可能与C30先质物如双喋烯、双蝶醇有关。其先质物在成岩过程中， 失去侧链上的官能团及碳原子（氧化成羧酸后脱羧），形成C31-C35系 列。 在沉积物中C35藿醇可能经历氧化、脱水、氢化、芳化、环化、侧链断 裂及开环等多种成岩反应，形成各种饱和的、不饱和的、含氧或芳烃系 列化合物，这样地质体中藿烷类有很存在形式，如正常藿烷、莫烷、ββ 藿烷、多种含硫藿烷、D环芳化8，14断藿烷、苯并藿烷、重排藿烷系列 等。
三、质量色谱图
相 对 强 度 总离子流图 (TIC)
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
m/z 191 质量色谱图
35
40
45
50
55
60
65
70
保留时间
质量色谱图是指某个质量数（质荷比m/z）的离子对色谱图进行扫描 所得到的谱图。如用m/z 191扫描得到的质量色谱图，可依保留时间 顺序将所有含m/z 191碎片离子的化合物都显示在此谱图上。
18、20R - 24 - 乙基 -14β(H), 17β(H) - 胆甾烷
19、20S - 24 - 乙基 - 14β(H), 17β(H) - 胆甾烷 20、20R - 24 - 乙基 - 14α(H), 17α(H) - 胆甾烷
三、4-甲基甾烷化合物检测
C27
C29
4-甲基甾烷
C28
四、C26降甲基甾烷类化合物的检测（GC/MS/MS谱图）
第五章 甾、萜烷生物标志物地球化学
• 气相色谱-质谱（GC/MS）分析原理
• GC/MS谱图类型与意义 • 萜烷类型及其GC/MS谱图解析方法
• 甾烷类型及其GC/MS谱图解析方法
• 甾、萜烷的来源、演化及其地球化学应用
生物标志物（Biomarker）是指沉积有机质中那些来源于生物 体，在成岩演化过程中，基本保存原始生物先质物碳骨架的有 机化合物。包括正构烷烃、类异戊二烯烃、甾烷、萜烷等。
有机化合物在真空条件下，被电子束轰击形成分子离子或碎片离子； 这些带电离子在磁场中受磁场力作用下，按质荷比（m/e）大小分离， 通过记录装置它们依次被收集、放大，并按m/e 大小记录下来，形 成质谱图。
第二节 GC/MS谱图类型与意义
一、总离子流图（TIC）
1000000 950000 900000 850000 800000 750000 700000
在五环三萜烷中重要的萜烷有藿烷类、伽玛蜡烷、奥利 烷等。
二、藿烷类化合物结构、系列与检测
藿烷类化合物在碳环上17，21碳位H原子具有三种构型，因而有三 个系列化合物。 1、17β（H），21 β （H）； 2、17β（H），21 α （H）；称为莫烷； 3、17 α （H），21 β （H），称为藿烷 侧链22碳位为手性中心，具有R、S两种构型。 此外，碳环上甲基发生位移后可形成多种重排藿烷类化合物。
基峰
特征离子峰
相 对 强 度
149 55 95
M-15 分子离子峰 M+
400
123 175
385
290
200 250 300 350 400 450
50
100
150
m/z 质荷比
离子碎片按质荷比（m/z）的大小，依次排列的谱图称质谱图。 谱图中m/z最高的离子为分子离子（M+）；最高的峰称为基峰；除 M+外的峰称离子碎片峰。
17β（H）,21 β （H） (生物型)
R
17β（H）,21 α （H）
热 演 化 程 度 增 加
17 α （H）,21 β （H） (地质型)
S
藿烷成熟度参数: 1、C32 S/（S+R）： 随热演化程度增高而升高，平衡值为0.6; 2、C30藿烷/C30莫烷：随热演化程度增高而升高； 3、Ts/Tm：随热演化程度增高而升高。
甾烷化合物质谱图特征
217
90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000
C29甾烷质谱图
m/z 217
相 对 强 度
149 55 95
保留时间
藿烷、莫烷化合物分布图；
C29 C30 C29 C30
17β（H），21 β （H）藿烷化合物分布图
三、伽玛蜡烷结构与谱图
191
m/z 191
伽玛蜡烷
基峰
C31H
m/z 191
分子离子峰
412
C30藿烷
四、奥利烷结构与谱图
奥 利 烷
191
基峰
m/z 191
分子离子峰
412
五、三、四环萜烷系列化合物
10、20R - 14α(H), 17α(H) - 胆甾烷 11、20R - 24 - 乙基 - 13β(H),17α(H) - 重排胆甾烷 12、20S - 24 - 乙基 - 13α(H),17β(H) - 重排胆甾烷 13、20S - 24 - 甲基 - 14α(H), 17α(H) - 胆甾烷 14、20R - 24 - 甲基 - 14β(H), 17β(H) - 胆甾烷 +20R-24-乙基 - 13α (H), 17β (H) - 重排胆甾烷 15、20S - 24 - 甲基 - 14β(H), 17β(H) - 胆甾烷 16、20R - 24 - 甲基 -14α(H), 17α(H) - 胆甾烷 17、20S - 24 - 乙基 -14α(H), 17α(H) - 胆甾烷
100
C30甾烷?
(a) BZ34-1-1 3415-3420m Es1 泥岩
414 > 217
%
20
100
重排甾烷 C29甾烷 规则甾烷
400 > 217
%
1
100
C28甾烷
%
386 > 217
3
100
C27甾烷
%
372 > 217
2
100
C26甾烷
24-降胆甾烷
358 > 217
%
15 50.00
第三节 萜烷类型及其GC/MS谱图解析方法
一、萜烷类型 萜烷（Terpane）是以异戊二烯为基本结构单元构成环 状化合物，按异戊二烯的数目划分萜烷类型，常见的有： 1、倍半萜烷（由三个异戊二烯构成），碳数：C14~C16 2、二萜烷（由四个异戊二烯构成），碳数：C19~21
3、五环三萜烷（由六个异戊二烯构成），碳数：C27~C35
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
m/z 质荷比
藿烷化合物用m/z 191质量色谱图进行检测； 其碳数分布：C27~C35
C30H
m/z191
H-藿烷系列化合物
伽玛蜡烷 C29H
C31H
C27 Ts Tm C30M C32H
S R
C33H C34H C35H
m/z 191 m/z 191
C30藿烷
五环三萜烷
三、四环萜烷
C23 C21 C20 C24 C24四环萜烷 C25 C26 C28 Ts C29 Tm
m/z 191
C22
C19
time
第四节 甾烷类型及其GC/MS谱图解析方法
一、甾烷类型 甾烷（ Sterane） 按结构分： 1、规则甾烷 2、重排甾烷（碳环上甲基发生迁移） 按侧链长短分： 1、孕甾烷 碳数：C21、C22 2、长链甾烷 碳数：C27、C28、C29、（C30） 此外，有甲基甾烷，包括4-甲基甾烷、甲藻甾烷、3β甲 基甾烷等；降甲基甾烷：21-、24-、27-降甲基甾烷等。
C29
C27甾烷
重排甾烷 规则甾烷
400 > 217
C28甾烷
重排甾烷 规则甾烷