生物标志化合物.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、生物标志化合物的概念二、生物标志化合物的类型 三、生物标志化合物的实验分析四、生物标志化合物的应用,第七章生物标志化合物,第1页,第1页,当前，石油、煤和沉积岩中生物标志物（,地球化学化石),研究，仍是国内外有机地球化学中最为活跃前沿领域之一，尤其是在油气勘探中已经渗入到成油环境、成烃母质、油源对比、成熟度、油气运移和石油蚀变等各个石油地质学领域。,当前已经在有机矿产中发觉了上千种生物标志物，部分构成和构型地球化学意义也日益为人们所结识。,一、生物标志物概念,第2页,第2页,生物标志化合物：,是指沉积物或岩石中起源于活生物体，在演化过程中记载了原始生物母质,碳骨架,特殊分子结构信息,有机化合物,。,一、生物标志物概念,第3页,第3页,生物标志物特性,（,1）,由生物合成，起源于浮游植物、浮游动物、细菌以及陆生植物、高等动物等生物有机体，经成岩作用或后生作用转化而成。,（,）,含有相称稳定化学结构，保留有从生物先体继承下来基本碳骨架特性。,（）结构特殊，其碳骨架与一些已知天然产物含有明显联系。,（4）能提供相关有机质起源、沉积环境及其热成熟度和油气生物降解及运移等方面信息。,第4页,第4页,生物标志物立体化学,生物天然产物结构非常特殊，当地质圈里某个生物标志物全部立体结构能被确定时，就能确定它与某个假定天然前身物之间联络。正是因为它们高度结构专一性，才成为地化有用工具。饱和碳原子含有四个键，假如A、B、C、D完全不同话，这个碳原子就有两种构型。,一个是另一个镜像，该碳原子称为手征中心。假如碳原子是环系一部分，这两种构型可更方便描述为：“”和“”。是指按通常方法画出结构式时，所指键指向纸内，反之指向纸外是。,第5页,第5页,生物标志物立体化学,假如该碳原子不是环系体系一部分就能够依据4个不同取代基质量先后次序将这两种构型描述为“R”和“S”.,第一步,把最小取代基团（普通是H原子）设在纸平面后面，使此基团与非对称碳原子连线垂直于纸平面,第二步,把位于纸平面上取代基团赋予优先权，基团越大，优先权越高。（CH,3,CH,2,CH,3,CH（CH,3,),2,等）,第6页,第6页,生物标志物立体化学,顺时针,逆时针,拟定替换基团优先减少方向（顺时针或逆时针）,第三步,R型,S型,第7页,第7页,按质量顺时,针方向减少,按质量反时,针方向减少,立体构型示意图,环上,无环,R型,S型,C,C,A,A,B,B,C,C,D,D,(,)H O,(,)H,3,第8页,第8页,一、生物标志化合物的概念二、生物标志化合物的类型 三、生物标志化合物的实验分析四、生物标志化合物的应用,第七章生物标志化合物,第9页,第9页,生物标志物类型,正构烷烃,无环类异戊二烯烃,萜烷,甾烷,第10页,第10页,1、正构烷烃,正构烷烃是石油主要构成之一。研究发觉，正构烷烃主要起源于活,生物体以及脂肪酸、蜡质等脂类化合物,。在自然界中活生物体尤其是细菌和藻含有微量正构烷烃，并可在原油中找到证据，如原油中所含高含量正十五烷和正十七烷，也许是直接起源于绿藻和褐藻。,第11页,第11页,（1）高分子量奇数碳正构烷烃,这类烃经常出现在富含,陆源物质,碎屑岩系有机质中，其中正构烷烃多以nC,27,、nC,29,、nC,31,为主，含有明显奇碳数优势，普通认为，这些正构烷烃起源于高等植物角质蜡。,碳优势指数(CPI）,第12页,第12页,奇偶优势指数(OEP),nC,16,i+2,碳数选择普通用主峰碳及前后各两个正烷烃，共5个组分计算。式中i+2为主峰碳数，i为最低碳数。若i+1为偶数，则指数为（+1），公式不变；若i+1为奇数，则指数为（-1），计算时分子、分母倒置。,第13页,第13页,（2）中分子量奇数碳正构烷烃,出现在海相、深湖相沉积有机质中，以nC,15,或nC,17,为主，其生物起源主要是,藻类和水生浮游生物，被认为是浮游植物或底栖藻类,中nC,16,或nC,18,酸通过脱羧作用形成，中档分子量正构烷烃在气相色谱图上所表现特性与源于陆生高等植物高分子量正构烷烃有明显区别，后者主峰碳在碳数较高范围内，为单高峰型。,第14页,第14页,（3）偶碳数优势正构烷烃,在碳酸盐岩和蒸发岩系中经常出现偶碳数优势正构烷烃，这种分布常伴伴随Ph/Pr 优势，在还原条件下，由蜡水解形成正脂肪酸和醇以及植烷酸或植醇还原作用比含氧条件下脱羧作用更主要（Welte和Waples，1973）。,第15页,第15页,图7-4 尤因塔盆地始新统沉积物和西非 图7-5 突尼斯和莱茵河谷下第三系岩石,下白垩统中正构烷烃分布曲线线 抽提物中以及希腊中新世原油中分布曲,C,17,C,29,C,27,第16页,第16页,2,、无环类异戊二烯类烷烃,头,尾,第17页,第17页,(a)含氧沉积环境,姥鲛烷和植烷形成路径,（B.P.Tissot等，1979）,第18页,第18页,(b)缺氧沉积环境,姥鲛烷和植烷形成路径,（B.P.Tissot等，1979）,第19页,第19页,3,、萜烷,广泛存在于植物和动物体内天然有机化合物。“萜”，事实上是一个环状异戊二烯类化合物，由于它碳骨架是由两个或更多个异戊二烯结构单元以头尾相连形式构成。,萜类化合物热稳定性和抵抗微生物降解能力均比正构烷烃强。,环状萜：五环等、四环、三环、双环萜,第20页,第20页,（1）,五环三萜烷,所谓五环三萜烷是由六个异戊二烯结构单元构成五个环包括有30个碳原子环烷烃。五环三萜烷可分为藿烷系列和非藿烷系列两类。,藿烷系列：,E环为五员碳环，并且其碳数由2735（往往缺乏C,28,）成完整系列。,非藿烷系列：,E 环多为六员碳环，并且大多只有30个碳原子。,第21页,第21页,藿烷,骨架结构和碳原子排列顺序,第22页,第22页,藿烷结构示意图,A,B,C,E,D,五元环,异丙基,甲基取代基,异构化主要发生位置,17（H），21（H）C,30,藿烷,17（H），21（H）一升藿烷（22S）,17（H），21（H）一升藿烷（22R）,18（H）22，29，30C,27,三降藿烷（Ts）,17（H）22，29，30C,27,三降藿烷（Tm),第23页,第23页,一些非藿烷,骨架结构和碳原子排列顺序,第24页,第24页,藿烷类起源：,最初认为藿烷系列主要起源于,植物界,，由于具藿烷结构五环三萜类如各种,藿烷、藿醇和藿酮,等广泛存在于植物界绿色植物中。,但在泥盆纪以前，地球上还没有大量高等植物，因此认为藿烷类化合物主要起源于,原核生物或细菌,，,细菌藿四醇,是藿烷类化合物更适当前身物。,第25页,第25页,藿烷,异构化,作用,藿烷系列,第26页,第26页,（2）四环萜烷,四环萜烷也较广泛分布于原油和岩石抽提物中。当前认为这个系列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）。当前发觉该系列化合物分布于C,24,C,27,，有也许分布到C,35,（Peters等，1993），常以,C,24,丰度最高。,第27页,第27页,(3)长链三环萜烷,长链三环萜结构特性是环上带有个异戊二烯结构单元长链。这类化合物在油和沉积物中广泛分布，并且其碳数普通以C,19,C,30,为主，但在一些原油中也检测出了C,19,C,45,三环萜，甚至碳数更高，可达C,54,。,长链三环萜结构示意图,13,14,第28页,第28页,（4）二萜,二萜类广泛分布于高等植物，尤其是树脂中，但在原油和烃源岩中二萜类报道较少，仅有少数报道主要涉及澳大利亚原油。相关二萜类成因，许多学者都比较一致地认为起源于,树脂类化合物,。,几种主要二萜化合物,松香烷,海松烷,贝壳松烷,惹 烯,第29页,第29页,（5）倍半萜,成因比较复杂，许多学者提出了不同观点。它们可能来自相关环状萜类生物或热降解；C154（H）-桉叶油烷与植物中桉叶油醇相关，8（H）-锥满烷起源于细菌中锥满醇。也可由三环藿烷烃碳环开环破裂而衍生。,常见倍半萜类化合物,花侧柏烯,雪松烷,杜松烷,补身烷,桉叶油烷,第30页,第30页,长侧链二环倍半萜成因机理图,第31页,第31页,4,、甾烷,“甾”是一个像形字，是依据这类化合物基本碳骨架特性起名字。,甾族化合物共同特性是包括有一个四环碳环结构，能够当作是一部分氢化或完全氢化菲与一个环戊烷稠合碳环，同时还含有三个侧链。,甾烷基本骨架及碳原子排列顺序,第32页,第32页,原核细胞双层结构,细胞膜,细胞核,细胞核膜,线粒体,叶绿体,胞液,内质网,甾醇,磷脂,类脂双层,第33页,第33页,原核细胞膜双层结构,甾醇,细胞核,磷脂双分子层,糖蛋白,第34页,第34页,原油中甾烷含量,第35页,第35页,许多观测研究发觉，在当代生物体中未发觉有甾烷，其中甾族化合物主要以醇、酸，酮形式出现，如胆甾醇、麦角甾醇、胆汁酸等。地质体中甾烷，如胆甾烷、麦角甾烷、豆甾烷等一类饱和与不饱和烃类，它们可能是由甾醇或甾烯类演化而来。不同生物中C27、C28和C29甾醇分布不同。,规则甾烷,甲基甾烷,重排甾烷,沉积有机质中甾烷,第36页,第36页,A,B,C,D,海相不到15种,非海相70各种,分类,规则甾烷,重排甾烷,4-甲基,甾烷,低分子量甾烷,甾醇,甾烷结构示意图,甾类化合物,第37页,第37页,（1）规则甾烷,在C-10 和C-13上有一个甲基，有五个手征性碳原子，即C-5、C-14、C-17、C-20 和C-24。最常见和惯用规则甾烷是C,27,C,29,三个碳数甾烷，它们相对含量能够给出相关母质输入信息。,规则,甾烷基本骨架及碳原子排列顺序,R,CH,3,CH,3,A,B,C,D,第38页,第38页,A,B,C,D,甾烷结构示意图,13(H),17(H)-C,27,重排胆甾烷(20S),13(H),17(H)-C,27,重排胆甾烷(20R),13(H),17(H)-C,27,重排胆甾烷(20S),13(H),17(H)-C,27,重排胆甾烷(20R),5(H),14(H),17(H)-C,27,胆甾烷(20R),24-甲基,5(H),14(H),17(H)-C,28,胆甾烷(20R),24-乙基,5(H),14(H),17(H)-C,29,胆甾烷(20R),第39页,第39页,黄第藩（1984）认为C,27,胆甾醇为动物甾醇，C,29,-谷甾醇为植物甾醇，它们通过生物还原和热力作用分别形成C,27,和C,29,甾烷。,无论是C,27,、C,28,和C,29,甾烷都可存在于海相和陆相沉积盆地中。,普遍结识是,C,27,甾烷,通常起源于低等水生生物和藻类，,C,29,甾烷,能够起源干藻类和陆源高等植物。这阐明陆源高等植物确实是C,29,甾烷很主要起源之一。,第40页,第40页,生物构型,链状烃(包括环状烃上侧链)：生物构型绝大多数为,R型,。,环状烃：生物构型多数为,型,正常构型,地质,构型,链状烃(包括环状烃上侧链)：地质构型绝大多数为,S型,。,环状烃：地质构型多数为,型,重排构型,在生物体和低成熟度沉积物中甾类，属热稳定性低构型，称为“生物构型”。它们伴随埋藏深度增长和成熟程度提升，向热动力性质更稳定立体构型转化。,第41页,第41页,（2）重排甾烷,重排甾烷与规则甾烷区别主要是C-10、C-13上甲基重排到C-5、C-14上。重排甾烷在油和沉积物中也较丰富。,规则甾烷、重排甾烷碳骨架,第42页,第42页,（3）4-甲基甾烷,4-甲基甾烷是在C-4 位置上有一个甲基，其碳数范围从C,28,C,30,。,普通认为4-甲基甾烷与甲藻和细菌相关，它们也许起源于海相和湖相沉积环境。甲藻广泛存在于海相和湖相沉积环境中，并且在海相甲藻中4-甲基甾醇丰度比脱甲基甾醇更丰富。,第43页,第43页,（4）芳香甾烷,含有甾烷碳骨架特性，在A、B、C中一个或三个环被芳构化化合物，称为芳香甾烷或芳构化甾烷。,甾族化合物饱和环发生芳构化主要由C环单环芳构化经二芳环再到A、B、C三芳环甾族化合物。其主要过程是涉及到A、B环连接处C-19碳位上失去甲基，这种反应出现于成岩作用阶段，芳构化顺序是C环B环A环。,第44页,第44页,芳构化,失去,核上,甲基,裂解,单芳环甾族化合物向三芳环转化及侧链断裂,裂解,m/e,231(C,27,),m/e,231(C,20,),m/e,253(C,28,),m/e,253(C,21,),第45页,第45页,甾烷异构化作用,第46页,第46页,甾,族,化,合,物,A环芳,香甾,重排甾烷,C环芳,香甾,重排甾烯,甾烯,甾酮,甾烯醇,甾烷醇,正常甾烷,三芳甾,菲系列,输入,输入,输入,化合物产状,过 程,生,物,体,水,柱,不,成,熟,沉,积,物,消,去,官,能,团,成,熟,原,油,脱,水,氧,化,还,原,等,作,用,异,构,化,芳,构,化,裂,解,成,岩,作,用,阶,段,深,成,作,用,阶,段,低,温,细,菌,改,造,热,力,R,o,=,0.5%,主要天然甾族化合物也许转化路径示意图,甾醇成岩/深成阶段,主要转化路径,第47页,第47页,一、生物标志化合物的概念二、生物标志化合物的类型 三、生物标志化合物的实验分析四、生物标志化合物的应用,第七章生物标志化合物,第48页,第48页,样品正确采集、保管和预处理，是避免其挥发、变质和污染，取得可靠分析资料先决条件，为此，我们在生物标志物研究中所用样品，通常采用下列采集、保留及预处理办法：,(1)原油样品,普通取自井口，采样前，先打开取样口放喷分钟，然后再取样。油样均采集在棕色磨口瓶内，带回试验室放入冰箱内保留，假如原油含水较高，则先进行油水分离。,(一）样品采集与预处理,第49页,第49页,（2）岩样和煤样,岩样普通取自岩芯库，并一律用纸袋或布袋，而不用塑料袋包装，用塑料袋包装样品，将会影响岩石抽提物中一些成份，尤其是芳烃馏分分析结果。,岩样运回试验室后，普通都进行预处理，对于岩芯，通常要除去表面浸染部分和油漆等杂物，直至露出新鲜表面用水冲洗洁净，在用氯仿或苯甲醇淋洗分钟，以除去也许沾污有机质。低温干燥后粉碎过8目筛，装入棕色磨口玻璃内低温保留。,第50页,第50页,岩样粉碎,80目,氯仿抽提,氯仿沥青A,（原油）,加正己烷,沉淀沥青质,硅胶氧化铝,柱色层分离,加正己烷,冲出饱和烃,正己烷和氯仿冲出芳烃,乙醇和氯仿,冲出非烃,饱和烃和芳烃,供GC-MS分析,样品预处理流程图,样品处理注意：预防有机物污染,第51页,第51页,（二）质谱分析法基本原理,功用：,质谱法（mass spectrometry）是以研究分子量和,离子化分子碎片来结识分子结构当代分析技术。,应用领域：,化学、物理学、医学、地质学和地球化学等。,油气地球化学中应用：,主要用于分析和鉴定沉积物,有机质及石油中各种有机化合物构成和结构。,有机分析四大分析工具：,红外光谱、紫外-可见光谱、,核磁共振、质谱。,特点：,质谱法灵敏度高、分辨率高、分析速度快、样品用量少,第52页,第52页,质谱法原理,一个质量为,m,离子，带有电荷,z，,加速板电压为,V,时动能,所有单电荷离子离开加速区后，原则上都以相同动能,向前飞行，即质量大离子比质量小离子速度低（,v,）。,分析器就是利用上述特点，借助于一定磁场,或静电场将他们分离并聚焦。,第53页,第53页,单聚焦质谱计只有一个磁分析器，当离子进入磁分析器后，受,到与之垂直均匀磁场作用，离子飞行路径弯曲成弧形，,m/z不同，曲率半径r也不同，此时离子运动离心力mv2/r与磁,场作用力相等（H为磁场强度）。,质谱法原理,（2）,（3）,由式（1）和式（2）消去,v,得,第54页,第54页,m,1,m,2,m,3,H,r,接受器,离子源,180,磁场分析原理图,r-,为曲率半径,H-,为磁场强度,第55页,第55页,质谱法原理,质谱计,有机质,汽化,在高真空下被较高能量电子,轰击（5070eV）,失去一个外层电,子变成带正电荷,分子离子（M,+,）,有机化合物分子电离成份子离子所需要能量为,715eV,在电场和磁,场作用下,分离聚焦,将搜集到离子,按质荷比（m/z）,和相对丰度大,小统计下来，,排列质谱,第56页,第56页,质谱仪主要部件示意图,样品分子,样品漏入孔,搜集极,产生电子束灯丝,加速电位,磁场,（垂直于纸面）,真空,阳极,离子化区,大质量离子,小质量离子,质量分析器,质量束,出射狭缝,静电计管,统计器,直流,放大器,第57页,第57页,气相色谱质谱计算机连用图,(1)气相色谱的化合物分离;(2)把分离出的化合物转移到质谱仪离化室中;(3)离子化;(4)质量分析;(5)电子倍增器检测离子;,第58页,第58页,5890II色谱/5970B质谱仪,第59页,第59页,QuattroII色谱/质谱/质谱仪,第60页,第60页,上图为原油烃类馏分,气相色谱图,下图为同同样品用色谱-质谱分析取得,重建总离子流图,总离子流图,:,色谱流出物总离子流测定色谱图,第61页,第61页,质谱图：,反应质荷比由小到大排列及其强度直角坐标图，经计算机处理后成为棒状图,基峰：质谱图中强度最大峰；其相应离子浓度最大，在质谱图中，将该峰位定为100,其它离子峰与基峰相比所得百分数叫相对丰度。质谱图上横坐标为质荷比m/z，纵坐标为相对丰度。,分子离子峰：分子受到电子轰击后失去一个外层电子形成正离子为分子离子或母体离子，以M+表示，质谱图中相应于分子离子峰为母峰或分子离子峰。普通位于质谱图中m/z最高位置，即最后位置。,碎片离子峰：各类化合物分子离子裂解成不同碎片含有一定规律性，它取决于化合物结构和键强度。,第62页,第62页,藿烷系断裂方式和质谱图,m/z191,第63页,第63页,甾烷系列断裂方式和质谱图,第64页,第64页,RIC和m/z217质量色谱图,质量色谱图,：色谱流出物中某一质量离子测定色谱图，只反应某一质量离子存在和大小,第65页,第65页,甾烷汇报中质量色谱图,第66页,第66页,惯用萜烷m/z191质量色谱,第67页,第67页,甾烷汇报中质量色谱表,第68页,第68页,惯用萜烷参数表,第69页,第69页,一、生物标志化合物的概念二、生物标志化合物的类型 三、生物标志化合物的实验分析四、生物标志化合物的应用,第七章生物标志化合物,第70页,第70页,在一定条件下，大量单一或有限种生物汇集能够产生丰富一个或几种含有诊断性生物标志物。利用这些标志物能够判断其有机质母源性质和沉积环境。,比如：沉积物中少有高丰度,甲藻甾烷,是富营养,上涌海水或较咸化湖水中沟鞭藻,繁殖结果：同理，,高丰度-蜡烷,能够批示咸化湖相强还原环境并有明显水体分层。,1、有机质输入和沉积环境,第71页,第71页,JZ25-1-8 ES,1,泥岩,2272m-2292m,JZ25-1-8 ES1泥岩,2272m-2292m,蜡烷,甲藻甾烷,JZ25-1-4 ES3 泥岩,2725m-2750m,蜡烷,JZ25-1-4 ES3 泥岩,2725m-2750m,第72页,第72页,饱和烃馏分不同种类化合物的生源意义,化合物类别,分子结构类别,主要生源意义,地质体中分布情况,无环链烷烃,正烷烃类,C,22,正烷烃,菌藻类生源,普遍分布,C,22,正烷烃,高等植物蜡质生源 菌藻类生源,nC,23,为主峰,菌藻类生源,半咸水-咸水环境,支链烷,烃类,异构、反异构和中间支链烷烃,菌藻类生源,普遍分布,规则类异戊二烯烃（头对尾型）,C,20,色素生源,常见于盐湖环境,C,20,色素生源 细菌生源,规则类异戊二烯烃（头对头型和尾对尾型）,细菌、古细菌生源,环状,萜类,倍半萜类,杜松烷型、雪松烷型、花侧柏烯型、桉叶油烷型,植物树脂生源,多见于煤系地层,补身烷型,细菌生源,较普遍分布,二萜类,海松烷型、松香烷型,高等植物树脂生源,多见于煤系,白叶烷型、扁枝烷型、贝壳杉烷型,二倍半,萜类,脱A羽扇烷,高等植物生源,多见于陆相地层,伽马蜡烷,原生动物生源,咸水环境较发育,三萜类,藿烷系列,细菌生源,普遍分布,重排藿烷系列,细菌生源,较普遍分布,新藿烷系列,细菌生源,较普遍分布,奥利烷型、羽扇烷型、乌散烷型、蕨烷型,高等植物生源,陆相沉积中常见,双杜松烷型,植物树脂生源,南中国海地域,四萜类,胡萝卜烷型及其降解系列,植物（色素）生源,常见于强还原湖相,长侧链环状萜类,单环萜烷,烷基环已烷系列、烷基苯系列,未知,普遍分布,三环萜烷,三环萜烷系列,菌藻生源,海相与湖相发育,四环萜烷,四环萜烷系列,细菌生源,较普遍分布,甾 烷,孕甾烷系列,藻类生源,海相与湖相发育,C,27,、,C,28,甾烷型,C,29,甾烷型,高等植物或藻类生源,4甲基甾烷,藻类生源,甲藻甾烷,甲藻、硅藻类生源,海相与湖相发育,C,31,甾烷,甲藻类生源,海相与湖相发育,第73页,第73页,原油中起源于高等植物芳烃化合物,仅来植物,花侧柏烯,优达烯,卡达烯,惹烯,1，2，7三甲基萘,起源植物、藻细菌,1，2，三甲基萘,1,2,-四甲基萘,1，7二甲基菲,1甲基菲,第74页,第74页,假如已知许多生物标志物时代分布,那么就会极大地简化油源岩确实定,由于生物标志物代表了一个生命分子统计,对它们时间演化上较好理解,对提升我们对地质历史结识是很必要.,一些生物标志物的时代分布,生物标志物,有机体,初次在地质上出现,萜烷:18-奥利烷,贝叶烷,扁枝烷,伽马蜡烷,28,30-二降藿烷,被子类植物,裸子类植物,原生动物、细菌,细菌,白垩纪,晚石炭世,晚元古代,元古代,甾烷:23,24-二甲基胆甾烷,24-正丙基胆甾烷,4-甲基甾烷,甲藻甾烷,2-和3-甲基甾烷,C29/(C27-C29)甾烷,定鞭金藻,钙板金藻,沟鞭藻纲(湖相淡水)、海相藻,沟鞭藻纲（海相或咸化湖相）,细菌原核生物,原核生物,三叠纪,元古代,三叠纪,三叠纪,元古代,各种时期,类异戊二烯烃：丛粒藻烷,丛粒藻Botryococcus braunii,侏罗纪,第75页,第75页,由不同类型沉积环境生油岩生成石油萜烷指纹,(a)经典海相大陆架采出石油 (b)经典碳酸盐岩生成石油(c)缺氧至弱亚氧化条件源岩生成石油 (d)树脂煤源岩生成石油,扫描,伽马蜡烷,c,17(H)-藿烷,17(H)升藿烷,17(H)-藿烷(C,30,),伽马蜡烷,17(H)-藿烷,奥利烷,17(H)-藿烷,d,奥利烷,a,b,（/191),第76页,第76页,4-甲基甾烷和甲藻甾烷质量色谱图批示古环境,保留时间,淡水,德1(油)Es4,半咸水,孤南2-6(油)Es2,咸水,面7(油)Es4,甲 藻,甾 烷,甲藻甾 烷,甲藻甾 烷,第77页,第77页,典型泥岩,典型碳酸盐岩,第78页,第78页,陆生植物主要含,C,29,甾醇，另一方面是C,28,甾醇，,动物主要含,C,27,胆甾醇,水生浮游动植物（主要是藻类）含,C,27,为主，,另一方面是,C,29,甾醇，,有机质类型表征,第79页,第79页,“热成熟度”是描述沉积有机质向石油转化热驱动反应程度.评价烃源岩时，成熟度是主要参数,(1),烃源岩只有达到一定热演化阶段时，（即处于生油窗内）才成为有效烃源岩。,(2),依据生油窗关系，有机质能够分为未（低）成熟、成熟、过成熟。,(3),研究成熟度参数包括非生标参数如：岩石热解、镜质体反射率RO、热变指数等，而生标参数主要基于一些化合物裂解反应和手性碳原子异构化作用。,2、成熟作用,第80页,第80页,甾烷热力学稳定性,甾烷稳定性依次是,第81页,第81页,济阳坳陷低熟油和成熟油甾烷对比图,面7,Es4,孤南2-,Es2,桩7-4-6,Es3,德,1,Es4,第82页,第82页,不同成熟阶段对应生标物成熟度参数,第83页,第83页,石油芳烃成熟度指标,芳 烃 参 数,计算公式,生油开始,湿气,DNR-1,(2,6+2,7)DMN/1,5DMN,1.0,10,DNR-2,2,7DMN/1,8DMN,1.0,200,DNR-3,(2,6+2,7)DMN/(1,4+2,3)DMN,0.8,2,TNR-1,2,3,6TMN/(1,4,6+2,3,6)TMN,0.5,4,MPI-1,1.5(2+3)MP/(P+1MP+9MP),0.3,1,MPI-2,32-MP/1-MP,1.5,3,DPR,(2,6+2,7)DMP/(1,6+1,9)DMP,0.2,0.4,R,C,(a)%0.6（MPI,1,)+0.4 当R%1.35时,R,C,(b)%0.6（MPI,1,)+2.3 当R,%1.35时,第84页,第84页,地下石油降解主要是由于喜氧细菌作用缘故，满足下列条件喜氧细菌就能代谢分解石油,（1）近地表补给水中含有氧,（2）温度不超高6580,（3）石油中必须无H,2,S，因其对细菌有毒,3、地下石油的生物降解作用,第85页,第85页,典型成熟油生物降解级别划分图,化合物破坏程度,生物降解级别,正构烷烃,类异戊,二烯烷烃,甾烷,藿烷,重排甾烷,芳香甾,轻度,1,2,3,中档,4,5,重度,6,(6),7,严重,8,9,极严重,10,第86页,第86页,油藏中原油生物降解程度表,生物降解作用水平,消失化合物,生物降解程度,1,没有化合物消失,未受降解,2,短链正构烷烃,轻微,3,不小于90正烷烃构,中档,4,烷基环己烷；类异戊二烯类,含量减少,中档,5,类异戊二烯类,中档,6,二环烷烃类,强烈,7,不小于50规则甾烷,很强烈,8,甾烷、藿烷类含量减少；脱甲基藿烷系列丰富,猛烈,极度猛烈,9,甾烷消失，形成重排甾烷；脱甲基藿烷系列占优势,极度猛烈,第87页,第87页,不同级别生物降解的原油色谱图,第88页,第88页,油-源对比是基于已经运移了石油在一些成份参数上与其残留在源岩中沥青这些成份没有明显差别。,油-油对比能够用简朴宏观参数如色谱指纹、碳同位素比值等，然而，生物标志物提供对比详细信息和指纹潜在能力远远超出宏观参数。,4.油源对比,第89页,第89页,油藏地球化学在石油勘探、评价与开发过程中含有许多主要实践意义，比如：批示一个油田石油充注方向，进而指出未来钻探方向。拟定一个油藏汇集历史，为相关油田连通性和排流决议提供依据,5、石油聚集成藏史的研究,第90页,第90页,新疆阿其克石炭系卡拉乌依组包裹体烃类和游离烃类甾、萜烷对比图,包裹体烃类,包裹体烃类,氯仿“A”,m/z217,氯仿“A”,m/z191,第91页,第91页,新疆桑株第三系地蜡包裹体烃类和游离烃类烷烃色谱对比图,包裹体烃类,氯仿“A”,地蜡氯仿“A”,奥陶系烃类,第92页,第92页,运移作用,成熟作用,第93页,第93页,本章小结：,生物标志化合物慨念,生物标志化合物种类：饱和烃、类异戊二烯烃、萜烷、甾烷（生物起源、演化过程、地球化学参数，及地球化学意义）,生物标志化和物分析：色谱质谱：m/e,生物标志化和物应用,第94页,第94页,实训练习：,各种烃源岩及原油饱和提烃色谱、,色谱质谱谱图辨认及地球化学意义,第95页,第95页,假如你手上有一张色谱 图或色质图(谱图、数据）,1、首先你要分辨是烃源岩氯仿沥青“A”饱和烃还是原油饱和烃（或者是油砂抽提物氯仿沥青“A”饱和烃）,2、然后依据谱图特性及分析数据分析其石油地球化学意义。,第96页,第96页,、饱和烃色谱图的识别,Ph,Pr,nC,17,nC,18,nC,29,1、饱和烃色谱资料应用,第97页,第97页,现代沉积物与古代沉积物饱和烃色谱特征,奇数碳优势,第98页,第98页,N,2,Y,4,773.6m煤,濮深15井 4695 m ES,3,4,第99页,第99页,不同级别生物降解的原油色谱图,第100页,第100页,生物降解级别,正构烷烃,类异戊,二烯烷烃,甾烷,藿烷,重排甾烷,芳香甾,轻度,1,2,3,中档,4,5,重度,6,(6),7,严重,8,9,极严重,10,典型成熟油生物降解级别划分图,化合物破坏程度,第101页,第101页,文 99-21,ES,2,下,文13-150ES,3,上,文 88-32,ES,3,中,图3-1 文东反向屋脊带原油饱和烃色谱特性,混合有机质输入为主原油,判别有机质的输入,第102页,第102页,图4-11 饱和烃色谱图,图3-11保2井饱和烃色谱图,保2井 N,2,Y,2,387m,灰白色泥岩,图3-12保2-1井饱和烃色谱图,保2-1井 N,2,Y,4,927m,浅灰色泥岩,保4井N,2,Y,4,654m,浅灰色泥岩,N,2,Y,4,654m,灰绿色泥岩,N,2,Y,5,1149.68m,杂色泥岩,图4-12 保参1井饱和烃色谱图,色谱曲线特性表现为前后双峰型，前低后高表明水生有机质输入占主要百分比小，陆源有机质输入占绝对优势。,nC,27,第103页,第103页,m/z191,Ts,Tm,升藿烷,2、甾、萜烷色-质谱图的识别及应用,三、四环萜,M/Z 191,M/Z 191,第104页,第104页,C,27,重排甾烷,C,27,规则甾烷,20S-胆甾烷20R-胆甾烷20S-胆甾烷20R-胆甾烷,C,29,规则甾烷,20S-24-乙基-胆甾烷20R-24-乙基-胆甾烷20S-24-乙基-胆甾烷20R-24-乙基-胆甾烷,C,28,规则甾烷,20S-24-甲基-胆甾烷20R-24-甲基-胆甾烷20S-24-甲基-胆甾烷20R-24-甲基-胆甾烷,C,27,重排甾烷,C,29,重排甾烷,孕甾烷,升孕甾烷,4-甲基甾烷（C30）,M/Z 217,第105页,第105页,m/z217,保2井387m N,2,Y,2,灰白色泥岩,m/z217,保3井590.5m N,2,Y,4,碳质泥岩,m/z217保3井,596.5m N,2,Y,4,粉砂质泥岩,图4-16 保山盆地源岩有机质甾烷色质图,C,27,C,29,C,28,4-甲基甾烷,C,21,-孕甾烷,C,22,-孕甾烷,C,27,C,28,C,27,C,29,C,28,4-甲基甾烷,C,29,4-甲基甾烷,甾烷C27、C28、C29有三种分布模式“V”、“L”、反“L”,20R-胆甾烷,第106页,第106页,图4-15保山盆地C,27,、C,28,、C,29,规则甾烷三角图,C,29,规则甾烷高达50%以上，表明十分富含陆源有机质。,第107页,第107页,低成熟,高成熟,判别原油成熟度,第108页,第108页,