石油勘探与开发 2000年8月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vo.27No.411 油气二次运移研究的基本思路和几个应用实例 黎茂稳 加拿大联邦地质调查局卡尔加利分部 要信息。 但原油中最可能与输导层介质(水、矿物基质和固 体有机物质)发生强烈相互作用之成分,主要是那些具 油气二次运移研究(特别是二次运移距离的确定)有官能团、能形成氢键或其它离子键的化合物,例如羧 是石油地质综合研究中至关重要但又最薄弱的环节。酸类、酚类、咔唑类和喹啉类。这些化合物在运移过程 油气二次运移的距离可以从数毫米至数百千米1,而中会大量地逗过液历两相分配而进人输导层之固相 输导层中真正被油所饱和的部分一般仅占其体积的有机质和矿伤基质之中10。对于油气运移过程中含 1%~10%2]。在绝大多数情况下,由于无法直观地确氮化合物在矿物和有机基质上的吸附作用及其对单个 定运移通道的实际大小,加之难以估计对特定圈闭的含氮化合物的分馏效应,人们已有了比较可靠的实验 供油量,因而很难建立可信的二次运移模型用于预测积金验性的证据-16。其中,中性的咔唑类含氮化合 运移路径。解决上述难題的途径之一是研究油气中潜物(见图1a)最有希望成为二次运移的化学示踪剂,它 在的运移化学示踪剂-,而利用烃类生物标志物和们一般仅占原油质量的0.1%-2%,可以通过多种特 中性氮化合物绝对定量则是其重要组成部分。本文讨殊的色层法从原油中分离出来实现像饱和烃和芳烃 论笔者近年来在这方面的一些基本研究思路,给出几那样的常规色谱和色谱/质谱分析57,18。图1b是 个应用二次运移化学示踪剂参数的研究实例,从一个笔者用高温色谱柱分析法获得的辽河油田一未成熟油 侧面介绍国际上在本研究领域的一些最新进展。 源岩的中性氮馏分的气相色谱图,用这种方法分析原 油中常见的咔唑类和苯并咔唑类化合物仅需20min,而 原油非烃与输导层中液固相物质 用常规色谱法则需60-70min,且达不到同样的分辨 的相互作用及分配 率。需要指出的是,黎茂稳等4,1报道的部分二甲基 咔唑异构体色谱出峰顺序有误,应以他们近期文章报 原油是化学组成极其复杂的混合物,按化学极性道的9.0为准。 可将其分离为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质馏分。其 中,饱和烃馏分主要继承了油气母源特征,可以为研究 油气母质的生源构成、沉积环境和热演化程度提供重 1,8-二甲基咔唑 2,4-甲基咔唑 要信息6。饱和烃馏分中除含正构烷烃和支链烷烃 外,还含环烷烃生物标志化合物。人们曾尝试用甾烷 生标参数,如14(H)17B(H)C29甾烷百分比来评价运 移距离),由于涉及的化合物为非极性,除受蒸发分馏 苯并[a咔唑 苯并c]咔唑 效应8或立体位阻效应9之外,在运移过程中绝大部 苯并咔唑 分将保留在原油中,加之参数具多解性,应用效果并不 理想。相比之下,原油芳烃馏分中存在芳环,可以与周 边介质形成氢键或π键,加强了与输导层基质的相互 作用,不仅可用于研究油源岩的沉积环境和热演化程图1咔唑类含氮化合物结构(a)和用高温色谱柱分析获得的 度,也常被用来研究油气运移。同时,低分子量芳烃 辽河油田未成熟油源岩的中性氮馏分的气相色谱图(b) (如苯和甲苯)的水溶性极高,它们与其它烃类的比值 咔唑类化合物在地层水中溶解度极低,在影响它 可以为研究原油水洗和微生物降解等次生作用提供重们在地质体中分布的主要因素中,可以排除它们在油 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.ALlrightsreservedhttp://www.cnki.net