二苯并噻吩類化合物的地球化學意義

關明明 (長江大學 長江大學工程技術(shù)學院 湖北 荊州 434023)

二苯并噻吩類化合物的地球化學意義

關明明 (長江大學 長江大學工程技術(shù)學院 湖北 荊州 434023)

經(jīng)查閱國內(nèi)外有關文獻，綜述二苯并噻吩類化合物在油氣地球化學應用方面的實例，提出DBTS參數(shù)在成熟度、沉積環(huán)境、示蹤油氣運移等方面的應用。

二苯并噻吩;成熟度;沉積環(huán)境;油氣運移

二苯并噻吩化合物廣泛存在于原油和源巖中，攜帶較豐富地質(zhì)地化信息，研究其在地質(zhì)體中分布特征對于石油勘探和開發(fā)具有很重大意義。

一、二苯并噻吩類化合物

作為有機含硫化合物（成巖演化過程中地質(zhì)合成）典型代表，DBTS是倍受關注的化合物之一。1997年M ilner等人DBTS具有非常對稱的分子結(jié)構(gòu)，可以看作是兩個苯環(huán)與噻吩稠合的產(chǎn)物，屬于平面性芳香雜環(huán)類化合物，具有芳香化合物的通性。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)及碳位編號，Budzinski等（1991）提出其熱穩(wěn)定性順序為：C-4>C-2>C-3>C-1.

介于對稱性分子結(jié)構(gòu)，DBTS具有很高熱穩(wěn)定性和抗微生物降解性能。在原油和烴源巖中較受關注的DBTS主要有DBT、MDBT、DMDBT。

二、地球化學意義

1.在成熟度方面的應用

通過對DBTS在成熟度方面的研究，發(fā)現(xiàn)其隨熱演化程度（成熟至高-過成熟）變化而呈規(guī)律性變化，現(xiàn)已廣泛應用與油巖成熟度判定。

（1)利用MDBT參數(shù)判定成熟度

因甲基取代位不同，存在4個同分異構(gòu)體，熱穩(wěn)定性順序依次為:4-MDBT>2-MDBT>3-MDBT>1-MDBT M。在質(zhì)量色譜圖中（m/z198），出峰順序與其穩(wěn)定性順序一致，其中2-+3-MDBT同時出峰，。

包建平等（1996）通過對海相地層烴源巖的研究，發(fā)現(xiàn)隨埋藏深度增加4-MDBT和2-+3-MDBT的相對豐度增加，而1-MDBT相對豐度反而下降，參數(shù)比值4-MDBT/1-MDBT和2+3-MDBT/1-MDBT與鏡質(zhì)體反射率R0有良好的對應關系，能反映有機質(zhì)的演化程度。

魏志彬等[1]，通過對塔里木盆地和雅布賴盆地不同有機質(zhì)類型和不同沉積環(huán)境10多個樣品進行分析，提出用新參數(shù)甲基二苯并噻吩分布指數(shù)（M D B I）來指示成熟度，并建立其與RO之間的關系，RO=1.33M D B I+0.48（0.67%≤RO≤1.22%），研究表明M D B I主要受熱力作用控制，受有機質(zhì)類型和沉積環(huán)境的影響較小。

(2）利用D M DBTS參數(shù)來判定成熟度

D M DBTS同分異構(gòu)體有多種，被廣泛關注且用來指示成熟度的主要是比值參數(shù)2,4-D MDBT/1,4-D MDBT（K 2，4）和4,6-D MDBT/1,4-D MDBT （K 4，6）。Chakhmakhchev（1997）、李景貴等（2000）均發(fā)現(xiàn)它們與成熟度之間呈規(guī)律性變化。

羅健等[2]人分析巴彥浩特盆地石炭系17個巖樣，發(fā)現(xiàn)比值參數(shù)K 2，4和K 4，6均與Ro之間呈現(xiàn)良好線性關系。隨后，霍秋立等（2008），分析海拉爾斷陷盆地及松遼坳陷盆地16個巖樣，發(fā)現(xiàn)比值K 2，4和K 4，6也與Ro呈現(xiàn)線性關系，其隨埋深增大而增大。兩者分析研究均表明D M DBTS比值參數(shù)僅受熱力作用影響，與源巖沉積環(huán)境和有機質(zhì)類型關系不大。肖飛等（2012）對各線性回歸方程截距分析，表明比值參數(shù)K 2，4和K 4，6適用的Ro下限值可能介于0.30%～0.60%之間，同時提出2,4-D MDBT、4,6-D MDBT形成于此期間。比值K 2，4和K 4，6是否在不同沉積盆地均與成熟度之間有規(guī)律性變化，尚需進一步確認。

李景貴等（2000）指出在下古生界和中上元古界高-過成熟海相碳酸鹽巖發(fā)現(xiàn)有大量DBTS存在，但是尚未建立比值K 2，4和K 4，6與Ro之間的關系式。

2.在沉積環(huán)境的應用

有機含硫化合物主要來源于成巖階段無機硫的并入（地質(zhì)體中富活性基團有機物與硫/硫化物的化學作用），其分布特征與沉積環(huán)境存在極大關系。Hughes（1995）,Radke（2000），Bechtel（2007）等均通過對DBTS分布特征的研究來揭示其沉積環(huán)境特征。通常，DBTS的相對含量在海相碳酸鹽巖沉積中普遍較高，濱海相沉積中則要低得多。

包建平等（1996）通過對下?lián)P子盆地海相鹽巖的分析，從化學反應角度闡明海相沉積中碳酸鹽巖較泥質(zhì)巖富含硫芳烴；同時也指出富硫干酪根易形成于鹽度偏高的湖相沉積中。李景貴等（2000）對塔北、塔中碳酸鹽巖DBTS的分布特征進行對比分析，提出利用其進行油源對比。吳治君等（1995）通過利用二苯并噻吩去甲基指數(shù)（D D I）和二苯并噻吩甲基重排指數(shù)（D M I）在海相碳酸鹽巖和泥頁巖中分布的規(guī)律，指出其在低-高熟中均能區(qū)分以上兩種油來源。并利用這兩個指數(shù)對塔里木盆地主力油源巖進行判識，結(jié)果符合實際地質(zhì)概況。

3.在油氣運移與油藏充注方面的應用

基于D B T與咔唑類相似分子結(jié)構(gòu)以及類似氫鍵形成機理，王鐵冠等[3]提出利用DBTS示蹤油藏充注途徑。分別對來自同一原油族群和相同烴源巖/灶的兩個不同油藏（西江24-3油田砂巖油藏和塔河油田碳酸鹽巖油藏）進行數(shù)據(jù)對比，得出參數(shù)K 2，4和K 4，6可以有效指示石油運移與油藏充注方向。

李美俊等（2008）利用二苯并噻吩硫原子氫鍵形成機理和運移分層效應，用DBTS總量和比值 K 2，4和K 4，6來示蹤福山凹陷花場凝析油藏運移和充注。

結(jié)論

現(xiàn)今對于二苯并噻吩類化合物在成熟度、沉積環(huán)境、油巖對比、油氣運移等方面的應用已經(jīng)有較多的報道，其中在成熟度方面和沉積環(huán)境的研究較深入。實際應用中，應結(jié)合其他參數(shù)，做出更準確的判斷。

[1]魏志彬,張大江,張傳祿,等.甲基二苯并噻吩分布指數(shù)(MDBI)作為烴源巖成熟度標尺的探討[J].地球化學,2001,30(3):242-247.

[2]羅健,程克明,付立新,等.烷基二苯并噻吩—烴源巖熱演化新指標[J].石油學報,2001,22(3):27-31.

[3]王鐵冠,何發(fā)岐,李美俊,等.烷基二苯并噻吩類:示蹤油藏充注途徑的分子標志物[J].科學通報,2005,50(2):176-182.