盐湖沉积剖面有机质分子、碳氢分子同位素与高硫干酪根的生烃特征研究

论文摘要

我国的盐湖沉积盆地含有丰富的油气资源,比如江汉盆地是我国最为典型的一个盐湖盆地,在其第三系沉积中广泛发现了未成熟油。在盐湖沉积环境的不同沉积阶段,烃源岩具有不同的有机地球化学特征,本论文选取了江汉盆地小板凹陷一个剖面样品,研究了盐湖沉积环境不同沉积阶段烃源岩的生物标志物特征、单体碳、氢同位素组成和干酪根热解产物特征,进行了母源和沉积环境的探讨,并用干酪根加硫模拟实验研究了高硫干酪根的裂解机制。 1) 盐湖沉积环境烃源岩的生物标志物特征表明,在碳酸盐沉积阶段有丰富的藻类输入,异常明显的植烷优势,较高含量的伽马蜡烷,C35升藿烷、硫芴、丰富的含硫化合物、芳基类异戊二烯化合物、C40isorenieratane和含硫键的C40isorenieratane的检出都说明了碳酸盐沉积阶段具有强还原的、水体分层的沉积环境。在卤化物沉积阶段,检出了丰富的C21+类异戊二烯烷烃和鲛鲨烷、三芳甾烷、苯并藿烷,说明在卤化物沉积阶段有较多的喜盐细菌输入。低含量的含硫化合物以及氧芴（硫芴含量较低）的检出,说明其形成于相对较为氧化的沉积环境。 2) 盐湖沉积环境烃源岩的碳、氢同位素组成研究结果表明,卤化物沉积阶段烃源岩比碳酸盐沉积阶段的烃源岩相对富集13C,说明了在不同的沉积阶段具有不同的生物输入,也可能是盐度的增加使卤化物沉积阶段烃源岩相对富集13C。氢同位素组成反映了小板凹陷潜江组烃源岩形成于盐湖沉积环境,在不同的沉积阶段氢同位素组成变化不明显。可以从两个方面来解释:①有机质的氢同位素组成主要受大的沉积水环境的影响,在盐湖沉积环境不同沉积阶段δD值的变化并不明显;②小板凹陷在潜三段-潜四段沉积时期可能并不是浅水沉积环境,而属于深水盐湖相沉积。 3) 用Py-GC-MS对盐湖沉积环境碳酸盐沉积阶段和卤化物沉积阶段烃源岩干酪根的热解产物进行了研究。研究结果表明,江汉盆地小板凹陷板70井潜江组烃源岩以浮游生物的输入为主,但是也有细菌、陆源生物的输入。该烃源岩形成于水体分层的缺氧的沉积环境,从碳酸盐沉积阶段到卤化物沉积阶段,湖水还原程度减小。 4) 对茂名油页岩干酪根及其加硫醚、硫磺进行了干体系的热裂解模拟。实验结果表明:硫的存在提高了干酪根的产烃率,并使重烃和芳烃的生烃高峰温度降低,脱氢芳构化作用加快;从裂解产物的组成看,干酪根加硫的裂解产物与文献报道的高硫干酪根裂解产物相似,说明高硫干酪根除较弱的C-S键、S-S键断裂可以使高硫干酪根在低温生烃之外,硫的催化或脱氢作用也可能是一个主要因素。另外,硫的存在对干酪根裂解产生的气态烃和正构烷烃的单体碳同位素组成没有明显的分馏作用。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 研究概述
• 1.1.1 古湖泊水体划分
• 1.1.2 盐湖沉积环境的生态特征
• 1.1.3 研究进展
• 1.2 盐湖沉积环境中有机质的分子地球化学特征
• 1.2.1 正构烷烃组成
• 1.2.2 类异戊二烯烷烃
• 1.2.3 五环三萜类
• 1.2.4 甾烷化合物
• 1.2.5 含硫化合物
• 1.2.6 脱羟基维生素E
• 1.3 高硫干酪根
• 1.3.1 高硫干酪根概念的提出
• 1.3.2 高硫干酪根的裂解机制
• 1.3.3 硫在干酪根中的键合形式
• 1.3.4 含硫化合物的形成及来源
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 论文完成的工作量
• 第二章 江汉盆地沉积剖面可溶有机质分子地球化学特征
• 2.1 江汉盆地地质概况
• 2.2 样品与实验
• 2.3 样品的矿物成分和化学成分
• 2.4 饱和烃分子地球化学特征
• 2.4.1 正构烷烃和类异物二烯烷烃
• 2.4.2 五环三萜类化合物
• 2.4.3 甾烷类化合物
• 2.5 芳烃分子地球化学特征
• 2.5.1 苯并藿烷系列化合物和芳香甾类化合物
• 2.5.2 芳基类异物二烯化合物
• 2.5.3 脱羟基维生素E
• 2.5.4 芴系列化合物
• 2.5.5 含硫化合物
• 2.6 小结
• 第三章 江汉盆地沉积剖面单体碳、氢同位素组成特征
• 3.1 样品与实验
• 3.2 单体烃碳同位素组成特征
• 3.3 单体烃氢同位素组成特征
• 3.4 讨论
• 3.4.1 母源的探讨
• 3.4.2 烃源岩的沉积环境
• 3.5 小结
• 第四章 江汉盆地沉积剖面干酪根分子结构研究
• 4.1 样品与实验
• 4.1.1 样品
• 4.1.2 干酪根制备
• 4.2 干酪根的碳同位素特征
• 4.3 干酪根的Py-GC-MS产物特征
• 4.4 讨论
• 4.4.1 化合物在干酪根中的键合形式及其来源
• 4.4.2 干酪根的形成环境
• 4.5 小结
• 第五章 硫对干酪根裂解产生的气体的影响
• 5.1 样品和实验
• 5.1.1 干酪根制备
• 5.1.2 热模拟实验
• 5.1.3 GC和GC-IRMS
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 气体组分产率特征
• 5.2.2 气体组分碳同位素特征
• 5.3 讨论
• 5.3.1 硫醚、硫磺对干酪根裂解产生的气态烃产率的影响
• 5.3.2 硫对干酪根裂解产生的气态烃碳同位素的影响
• 5.4 小结
• 第六章 硫对干酪根裂解产生的液态烃的影响
• 6.1 样品和实验
• 6.1.1 样品
• 6.1.2 干酪根制备
• 6.1.3 热模拟实验
• 7-nC₁₄之间所有的化合物)分析'>6.1.4 热解产物中轻烃(nC₇-nC₁₄之间所有的化合物)分析
• 15+)分析'>6.1.5 热解产物中重烃(C₁₅₊)分析
• 6.2 实验结果
• 6.2.1 干酪根热解产物中轻烃的产率特征
• 6.2.2 干酪根热解产物中重烃及其组分的产率特征
• 6.2.3 生物标志物特征
• 6.2.4 正构烷烃单体烃碳同位素特征
• 6.3 讨论
• 6.3.1 硫醚、硫磺对干酪根裂解生烃的可能催化机制
• 6.3.2 硫对干酪根热解产物中轻烃产率的影响
• 6.3.3 硫对干酪根热解产物中重烃及其族组分产率的影响
• 6.3.4 硫对干酪根热解产物生烃高峰以及生物标志物的影响
• 6.3.5 硫的存在促进了产物的芳构化
• 6.3.6 干酪根加硫醚和干酪根加硫磺裂解与高硫干酪根裂解的对比
• 6.3.7 硫对正构烷烃单体烃碳同位素的影响
• 6.4 小结
• 第七章 论文主要结论和创新之处
• 7.1 主要结论
• 7.2 主要创新
• 参考文献
• 附录: 攻读博士学位期间（待）发表的文章
• 致谢
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