Características de los hidrocarburos aromáticos
El contenido de hidrocarburos aromáticos en los sedimentos modernos es muy bajo, especialmente la falta de compuestos aromáticos de bajo peso molecular, lo que concuerda con el hecho de que casi no existen hidrocarburos aromáticos libres en los organismos vivos.
Sin embargo, se han detectado cientos de compuestos aromáticos y compuestos aromáticos nafténicos en rocas sedimentarias, petróleo crudo y carbón. Estos compuestos son en su mayoría hidrocarburos alquilaromáticos, entre los cuales las series de benceno, naftaleno y fenantreno con 1 a 3 anillos son las más abundantes. Además, también contiene compuestos aromáticos heterocíclicos como oxofluoreno, tiofluoreno, etc.
Los hidrocarburos aromáticos con diferentes estructuras y sustituyentes reflejan la fuente de materia orgánica original y el entorno diagenético y de evolución térmica. Obtener más información geológica a partir de abundantes compuestos de hidrocarburos aromáticos se ha convertido en un aspecto importante de la investigación geoquímica del petróleo y el gas.
1. Hidrocarburos aromáticos comunes
Los compuestos aromáticos del petróleo crudo Jinggu se caracterizan principalmente por un alto contenido de esteroides triaromáticos. Los esteroles triaromáticos representan del 68 al 83% del contenido total de hidrocarburos aromáticos (Tabla 3-9). El contenido de la serie de fenantreno es generalmente de 10,4 a 13,7. Sólo en el petróleo crudo del Pozo Niu 7 en el bloque de falla Niu 7, el contenido de esteroides triaromáticos es relativamente bajo (68,8), mientras que el contenido de compuestos de la serie fenantreno alcanza 21,5. El contenido de la serie de naftaleno es generalmente de 2,44 a 4,66, el contenido de fluoreno es muy ligero, oscilando entre 0,04 y 0,06, el contenido de oxifluoreno varía de trazas a 0,25, la serie de pireno es de 1,3 a 2, el contenido de pireno es aproximadamente 1 y el contenido de fluoranteno varía de 0,38 a 0,38. Entre 0,69 y el contenido de hidrocarburos aromáticos tetracíclicos es pequeño (Figura 3-10~12).
Tabla 3-9 Contenido relativo de compuestos aromáticos en el petróleo crudo de Jinggu
El cromatograma de corriente iónica total (Figura 3-10~12) de la fracción aromática del petróleo crudo de la cuenca de Jinggu principalmente muestra dos conjuntos de espectros antes y después del pico. El primero está dominado por compuestos de la serie naftaleno, mientras que el segundo está dominado por esteranos triaromáticos. Además, en el cromatograma de masas iónico característico también se detectaron compuestos de baja abundancia de las series fenantreno, bifenilo, fluoreno y tiofluoreno.
Figura 3-10 Cromatograma de iones de hidrocarburos aromáticos en petróleo crudo del yacimiento petrolífero de Daniuquan en la cuenca Jinggu
N—naftaleno; MN—metilnaftaleno; BiPh—bifenilo—dimetilnaftaleno; alquilfenol: trimetilnaftaleno; TcMN: tetrametilnaftaleno; P: fenantreno; TA-St: esterano triaromático; B: tetraarolita; Desconocido; >Entre los compuestos de la serie naftaleno, el dimetilnaftaleno (DMN) y el trimetilnaftaleno (TMN) tienen la mayor abundancia, lo que refleja características de desmetilación débil. La abundancia de compuestos de la serie fenantreno es baja y la abundancia de compuestos de fenantreno es aproximadamente una décima parte de la mayor abundancia de TMN. El índice de metilfenantreno es bajo, oscilando entre 0,42 y 0,58.
En la fracción de hidrocarburos aromáticos se detectó el compuesto alquilfenol 2,6-diterc-butil 4-metil-fenol con gran abundancia. Su pico es anterior al trimetilnaftaleno, con un pico base de 205 y un pico de ion molecular de M 220 (Figura 3-13). Se detectó una abundancia relativamente alta de este compuesto en el producto del experimento de simulación térmica de muestra de carbón con Ro = 0,65 (Jilimin et al., 1995). Por tanto, la detección de compuestos fenólicos puede utilizarse como marcadores de entrada a plantas superiores.
2. Compuestos de esterano triaromáticos
Se puede ver en los datos estadísticos de la Tabla 3-10 que en la fracción aromática del petróleo crudo de Jinggu, el contenido de esteroides triaromáticos es extremadamente alto. , que representa el 50% de todos los hidrocarburos aromáticos 68-84, lo cual es relativamente raro en el análisis de aromáticos del petróleo crudo en mi país. R.P. Philp cree que los esteroles triaromáticos se forman mediante la aromatización de compuestos estructurales esteroides y pueden originarse a partir de precursores de esteroles en organismos vivos similares al fitoplancton.
Figura 3-11 Cromatograma iónico de hidrocarburos aromáticos en petróleo crudo del campo petrolífero Daniuquan en la cuenca Jinggu en el intervalo de 13 a 31 minutos
Figura 3-12 Campo petrolífero Daniuquan en la cuenca Jinggu (Niu 5 pozo) cromatograma de corriente iónica total de hidrocarburos aromáticos en petróleo crudo en el intervalo de 50 a 70 minutos
Figura 3-13 Espectro de masas de alquilfenol en petróleo crudo del bloque de falla Jinggu Niu 2
Aunque el petróleo crudo de Jinggu El contenido total de esteroides triaromáticos es muy alto, existen diferencias entre las muestras si se observa con atención. A medida que aumenta la profundidad de enterramiento del petróleo crudo (de 308 ma 444 m), su contenido muestra una fuerte tendencia a la baja. En un intervalo de profundidad de entierro de menos de 140 m, los esteroles triaromáticos cayeron de 84 a 68. El alto contenido de esteroles triaromáticos en los compuestos aromáticos del petróleo crudo de Jinggu (Tabla 3-10) ilustra el entorno especial en el que se forma el petróleo crudo en la cuenca de Jinggu. Muestra que la madurez del petróleo crudo no es alta y que el petróleo crudo se formó en la etapa de baja madurez. Muestra que la roca fuente de petróleo se formó en un ambiente de reducción débil o en un ambiente de reducción inestable, lo cual es consistente con; el depósito fuente del tercer miembro de la Formación Sanhaogou del Sistema Terciario en la Cuenca Jinggu es consistente con el entorno de depósito del abanico submarino. Los depósitos de abanicos sedimentarios submarinos se desarrollan principalmente en el frente de falla del límite oriental de la cuenca ubicada en el área petrolera. La fuerza hidrodinámica es el flujo de inundación cercano a la fuente. Cuando estallan inundaciones estacionales, el flujo de inundación transporta una gran cantidad de material detrítico. desde el área de la fuente hasta la cuenca del lago, formando una serie de abanicos aluviales submarinos con ambientes reductores inestables que se superponen entre sí. Por lo tanto, el aceite de baja madurez formado en este ambiente tiene un alto contenido de esteroides triaromáticos. A juzgar por el hecho de que no se puede detectar tiofluoreno en los compuestos aromáticos del petróleo crudo de Jinggu, también puede usarse como evidencia de la formación de este ambiente.
Tabla 3-10 Tabla de parámetros de compuestos aromáticos del petróleo crudo Jinggu
La Figura 3-14 es un gráfico de barras que muestra el contenido relativo de cada componente de esterano triaromático en la fracción aromática del petróleo crudo. en el campo petrolífero de Daniuquan, cuenca Jinggu. Se puede ver claramente que los esteranos triaromáticos del petróleo crudo de Jinggu son principalmente esteranos triaromáticos C28, que representan del 28 al 43% del total de esteranos triaromáticos. Excepto el pico mixto, los demás son C29, C27 y c26 en orden, C22, C21 y C21 y C20 tienen contenidos menores. Entre los esteranos triaromáticos C28, la mayoría de las muestras tienen 20S ligeramente superior a 20R, y sólo unas pocas muestras tienen 20R ligeramente superior a 20S.
Figura 3-14 Gráfico de barras de contenido relativo de componentes de esterano en fracciones de hidrocarburos triaromáticos en el petróleo crudo de la Cuenca Jinggu
1—C20; 2—C21; 5-c26 (20R) C27 (20S); 6-C27; 7-C27 C28; 9-C29
Se detectó un contenido aromático muy rico en la parte alta en carbono de la fracción aromática. de petróleo crudo esteranos estructurados: esterano triaromático (m/z231), metiltriaromáticostano (m/z245) y dimetiltriaromáticostano (Figura 3-15). La relación de intensidad relativa de los tres picos más altos es 1,0:0,55:0,1. Este tipo de compuesto puede utilizarse como marcador del origen de bacterias y algas, y su contenido es mayor en rocas arcillosas menos maduras. Además, también se detectó una gran abundancia de deshidroxivitamina E y tetraarolita (Figura 3-16). La vitamina E deshidroxilada se distribuye ampliamente en plantas superiores y organismos acuáticos como hongos y algas. Generalmente se encuentra en rocas madre de baja madurez y petróleo crudo en fases de lagos salados con ambientes fuertemente reductores. Sin embargo, ahora en la cuenca de Jinggu, el agua dulce neógena. y ambientes inmaduros y débilmente reductores: estos compuestos también se encuentran en petróleos crudos de baja madurez.
Entre los hidrocarburos aromáticos del petróleo crudo de Jinggu también se identificaron compuestos de la serie fenantreno, entre los cuales los principales son fenantreno, metilfenantreno, dimetilfenantreno y fenantreno. Además de los esteroles triaromáticos, los compuestos de la serie fenantreno son los compuestos con mayor contenido aromático en el petróleo crudo de Jinggu. Entre los compuestos de la serie fenantreno, el dimetilfenantreno tiene el contenido más alto, con un valor de cambio que representa de 5 a 11,7 del total de aromáticos, seguido del metilfenantreno, con un contenido de 3,42 a 7,73, mientras que el contenido de fenantreno es de alrededor de 1; de fenantreno es sólo de 0,52 a 0,52.
Figura 3-15 Cromatograma de masas de esteranos triaromáticos en el petróleo crudo de Daniuquan en la cuenca de Jinggu
De acuerdo con los datos del análisis de espectrometría de masas de los aromáticos en el petróleo crudo de Jinggu, se pueden calcular 7 parámetros de metilfenantreno (Tabla 3-11). Para los compuestos de fenantreno en cuerpos geológicos, debido a las diferentes posiciones de los grupos alquilo en el anillo de fenantreno, existen diferencias en la estabilidad. En función de estas diferencias y las proporciones calculadas, a los diferentes parámetros se les asigna un significado geológico diferente.
De los cinco isómeros de metilfenantreno que hemos identificado, el grupo metilo en la posición β, como el 3-metilfenantreno y el 2-metilfenantreno, es relativamente estable, mientras que el grupo metilo en la posición α, como el 1-metilfenantreno y el 9-metilfenantreno lo son; más activo; el grupo metilo en la posición γ es más activo. Durante la evolución térmica de los hidrocarburos aromáticos, la metilación ocurre primero y luego el grupo metilo migra desde la posición γ o a a la posición β. Cuanto mayor es el grado de evolución, más metilfenantreno en la posición β, por lo que el índice de metilfenantreno puede reflejar. El grado de evolución térmica de la materia orgánica. A juzgar por los índices de metilfenantreno MPI-1 y MPI-2 de los aromáticos del petróleo crudo Jinggu, sus valores son 0,48~0,74 y 0,61~0,91 respectivamente, que son consistentes con los valores máximos de 1,5 (MPI-1). y 1,75 (MPI) cuando la materia orgánica alcanza la etapa máxima de madurez -2) En comparación con, muy separados. Según la relación entre metilfenantreno y reflectancia de vitrinita (Huang Difan, 1984), este valor equivale a una reflectancia de vitrinita inferior a 0,7. Según la definición de petróleo de baja madurez de Wang Tieguan et al. (1995) (el valor de Ro es 0,2 ~ 0,7), el petróleo crudo Jinggu sin duda debería pertenecer a la categoría de petróleo de baja madurez.
También se puede ver en la Tabla 3-11 que los valores de 1-metilfenantreno/fenantreno y 9-metilfenantreno/fenantreno se comparan con los de 2-metilfenantreno/fenantreno y 3-metilfenantreno. de /fenantreno es grande, lo que significa que hay menos metilfenantrenos en la posición β más estable que en la posición α activa. Esto se puede ver claramente en el gráfico de barras (Figura 3-17) de los contenidos relativos de fenantreno, metilfenantreno y dimetilfenantreno en los aromáticos del petróleo crudo de Jinggu. El valor de dimetilfenantreno/fenantreno en los aromáticos del petróleo crudo de Jinggu varía de 4,86 a 20,3, y el dimetilfenantreno es mucho mayor que el fenantreno. La principal vía de formación de compuestos de la serie fenantreno, Huang Difan y otros creen que es la aromatización del pimalano para formar pimareno, y luego el reordenamiento del metilo para formar su dimetilfenantreno, y una mayor desmetilación para formar metilfenantreno y en la etapa de alta madurez, dimetilfenantreno. se reduce considerablemente y el contenido de fenantreno alcanza un valor alto. Esto muestra que la desmetilación del dimetilfenantreno formado por la transposición de metilo en los compuestos aromáticos del petróleo crudo de Jinggu bajo la acción del calor está lejos de alcanzar el valor extremo. También se puede ver en el gráfico de barras de contenido relativo de dimetilfenantreno (Figura 3-17) que los tipos αα y αβ menos estables se encuentran en las posiciones 1,4, 1,9, 4, 9 y 1,7. , que tiene un alto contenido relativo, sigue la secuencia de evolución de tipo αα → tipo αβ → tipo ββ, lo que indica las características de baja madurez del petróleo crudo Jinggu.
Figura 3-16 Espectro de masas de compuestos en esteranos triaromáticos en petróleo crudo del campo petrolífero Daniuquan en la cuenca Jinggu
Tabla 3-11 Tabla de parámetros de compuestos aromáticos en petróleo crudo de Jinggu
Jinggu Los compuestos de la serie fenantreno del petróleo crudo contienen una cierta cantidad de compuestos de fenantreno, y la relación fenantreno/fenantreno es de 0,8 a 2,65. Si se deduce el alto contenido de esteroides triaromáticos, el pireno representa entre 5 y 6 del resto de hidrocarburos aromáticos del petróleo crudo. El feneno es un hidrocarburo aromático tricíclico con la estructura básica del fenantreno. Generalmente se cree que representa un aporte materno especial. Es probable que su fuente biológica sean los componentes característicos del ácido abiético y el ácido pimárico en las resinas de coníferas de plantas superiores (Huang Difan). , 1984), esta reacción de transformación puede ocurrir independientemente de si es un ambiente oxidante o un ambiente reductor. El etileno es un producto característico de la diagénesis temprana y el producto final es el fenantreno. A juzgar por la gran cantidad de fósiles de esporopolen de coníferas en los estratos terciarios de la cuenca de Jinggu, la fuente de coníferas del Terciario proporcionó una cierta base material para la formación de pireno y contribuyó en cierta medida a la formación de petróleo crudo de baja madurez de Jinggu. El alto valor de fenantreno/fenantreno no sólo caracteriza el aporte de materiales terrígenos, sino que también muestra las características de baja madurez.
Figura 3-17 Gráfico de barras de los contenidos relativos de fenantreno, metilfenantreno y dimetilfenantreno en los aromáticos del petróleo crudo de la Cuenca Jinggu
Grupo A: fenantreno Grupo B: 1-metilfenantreno; 2-metilfenantreno; 3-metilfenantreno; 4-metilfenantreno; 1,6-2,6-dimetilfenantreno; 1,7-dimetilfenantreno; 1,9 4,9 4,10-dimetilfenantreno; 1,4-dimetilfenantreno
En el petróleo crudo de Jinggu, los compuestos de la serie de naftaleno detectados incluyen naftaleno, metilnaftaleno, dimetilnaftaleno, trimetilnaftaleno y cardano. y eudaceno. Los resultados estadísticos muestran (Tabla 3-11) que esta serie de compuestos es el tercer componente principal en la composición aromática del petróleo crudo Jinggu.
En general, entre los compuestos de la serie de naftaleno en el petróleo crudo de Jinggu, trimetilnaftaleno>dimetilnaftaleno>metilnaftaleno>naftaleno. Este patrón se refleja claramente en el MNI, MNI1-4 y otros indicadores de metilnaftaleno en la Tabla 3-11. La razón es que en muestras de petróleo crudo de baja madurez, el efecto de desmetilación de los compuestos de la serie de naftaleno es débil, lo que resulta en un proceso de conversión débil de trimetilnaftaleno en dimetilnaftaleno y metilnaftaleno. Entre los trimetilnaftalenos, el 1,2,4-trimetilnaftaleno y el 1,2,5-trimetilnaftaleno, que se encuentran en configuraciones inestables entre los aromáticos del petróleo crudo de Jinggu, tienen el contenido más alto. El trimetilnaftaleno, a través del reordenamiento de metilo y la desmetilación, puede formar aún más trimetilnaftaleno. y naftaleno sustituido con metilo C0-C2 con una configuración más estable. Por lo tanto, el petróleo crudo con un mayor contenido de trimetilnaftaleno en una configuración inestable indica que su madurez del petróleo crudo es menor.
También se puede observar en el índice de nafturo total que el contenido de fenantreno del petróleo crudo de Jinggu es mucho mayor que el de naftaleno, con un valor que oscila entre 0,19 y 0,44. A medida que aumenta la madurez del petróleo crudo, la abundancia de compuestos de la serie de fenantreno en los hidrocarburos aromáticos disminuye y el contenido total de fenantreno disminuye, mientras que la abundancia de compuestos de la serie de naftaleno bicíclico aumenta relativamente y el calor obliga a los compuestos de hidrocarburos aromáticos a evolucionar hacia un naftaleno estable. estructura de anillo. El bajo valor del índice total de nafturo refleja la baja madurez del petróleo crudo.
El petróleo crudo de Jinggu contiene una cierta cantidad de cadalina. Cadalina se forma a partir de la oxidación y evolución diagenética de precursores naturales como el farnesol o enebro y juniperol, lo que refleja las características del aporte de plantas superiores en el material parental.