二苯并噻吩类化合物的地球化学意义

关明明 (长江大学 长江大学工程技术学院 湖北 荆州 434023)

二苯并噻吩类化合物的地球化学意义

关明明 (长江大学 长江大学工程技术学院 湖北 荆州 434023)

经查阅国内外有关文献，综述二苯并噻吩类化合物在油气地球化学应用方面的实例，提出DBTS参数在成熟度、沉积环境、示踪油气运移等方面的应用。

二苯并噻吩;成熟度;沉积环境;油气运移

二苯并噻吩化合物广泛存在于原油和源岩中，携带较丰富地质地化信息，研究其在地质体中分布特征对于石油勘探和开发具有很重大意义。

一、二苯并噻吩类化合物

作为有机含硫化合物（成岩演化过程中地质合成）典型代表，DBTS是倍受关注的化合物之一。1997年M ilner等人DBTS具有非常对称的分子结构，可以看作是两个苯环与噻吩稠合的产物，属于平面性芳香杂环类化合物，具有芳香化合物的通性。根据其分子结构及碳位编号，Budzinski等（1991）提出其热稳定性顺序为：C-4>C-2>C-3>C-1.

介于对称性分子结构，DBTS具有很高热稳定性和抗微生物降解性能。在原油和烃源岩中较受关注的DBTS主要有DBT、MDBT、DMDBT。

二、地球化学意义

1.在成熟度方面的应用

通过对DBTS在成熟度方面的研究，发现其随热演化程度（成熟至高-过成熟）变化而呈规律性变化，现已广泛应用与油岩成熟度判定。

（1)利用MDBT参数判定成熟度

因甲基取代位不同，存在4个同分异构体，热稳定性顺序依次为:4-MDBT>2-MDBT>3-MDBT>1-MDBT M。在质量色谱图中（m/z198），出峰顺序与其稳定性顺序一致，其中2-+3-MDBT同时出峰，。

包建平等（1996）通过对海相地层烃源岩的研究，发现随埋藏深度增加4-MDBT和2-+3-MDBT的相对丰度增加，而1-MDBT相对丰度反而下降，参数比值4-MDBT/1-MDBT和2+3-MDBT/1-MDBT与镜质体反射率R0有良好的对应关系，能反映有机质的演化程度。

魏志彬等[1]，通过对塔里木盆地和雅布赖盆地不同有机质类型和不同沉积环境10多个样品进行分析，提出用新参数甲基二苯并噻吩分布指数（M D B I）来指示成熟度，并建立其与RO之间的关系，RO=1.33M D B I+0.48（0.67%≤RO≤1.22%），研究表明M D B I主要受热力作用控制，受有机质类型和沉积环境的影响较小。

(2）利用D M DBTS参数来判定成熟度

D M DBTS同分异构体有多种，被广泛关注且用来指示成熟度的主要是比值参数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）、李景贵等（2000）均发现它们与成熟度之间呈规律性变化。

罗健等[2]人分析巴彦浩特盆地石炭系17个岩样，发现比值参数K 2，4和K 4，6均与Ro之间呈现良好线性关系。随后，霍秋立等（2008），分析海拉尔断陷盆地及松辽坳陷盆地16个岩样，发现比值K 2，4和K 4，6也与Ro呈现线性关系，其随埋深增大而增大。两者分析研究均表明D M DBTS比值参数仅受热力作用影响，与源岩沉积环境和有机质类型关系不大。肖飞等（2012）对各线性回归方程截距分析，表明比值参数K 2，4和K 4，6适用的Ro下限值可能介于0.30%～0.60%之间，同时提出2,4-D MDBT、4,6-D MDBT形成于此期间。比值K 2，4和K 4，6是否在不同沉积盆地均与成熟度之间有规律性变化，尚需进一步确认。

李景贵等（2000）指出在下古生界和中上元古界高-过成熟海相碳酸盐岩发现有大量DBTS存在，但是尚未建立比值K 2，4和K 4，6与Ro之间的关系式。

2.在沉积环境的应用

有机含硫化合物主要来源于成岩阶段无机硫的并入（地质体中富活性基团有机物与硫/硫化物的化学作用），其分布特征与沉积环境存在极大关系。Hughes（1995）,Radke（2000），Bechtel（2007）等均通过对DBTS分布特征的研究来揭示其沉积环境特征。通常，DBTS的相对含量在海相碳酸盐岩沉积中普遍较高，滨海相沉积中则要低得多。

包建平等（1996）通过对下扬子盆地海相盐岩的分析，从化学反应角度阐明海相沉积中碳酸盐岩较泥质岩富含硫芳烃；同时也指出富硫干酪根易形成于盐度偏高的湖相沉积中。李景贵等（2000）对塔北、塔中碳酸盐岩DBTS的分布特征进行对比分析，提出利用其进行油源对比。吴治君等（1995）通过利用二苯并噻吩去甲基指数（D D I）和二苯并噻吩甲基重排指数（D M I）在海相碳酸盐岩和泥页岩中分布的规律，指出其在低-高熟中均能区分以上两种油来源。并利用这两个指数对塔里木盆地主力油源岩进行判识，结果符合实际地质概况。

3.在油气运移与油藏充注方面的应用

基于D B T与咔唑类相似分子结构以及类似氢键形成机理，王铁冠等[3]提出利用DBTS示踪油藏充注途径。分别对来自同一原油族群和相同烃源岩/灶的两个不同油藏（西江24-3油田砂岩油藏和塔河油田碳酸盐岩油藏）进行数据对比，得出参数K 2，4和K 4，6可以有效指示石油运移与油藏充注方向。

李美俊等（2008）利用二苯并噻吩硫原子氢键形成机理和运移分层效应，用DBTS总量和比值 K 2，4和K 4，6来示踪福山凹陷花场凝析油藏运移和充注。

结论

现今对于二苯并噻吩类化合物在成熟度、沉积环境、油岩对比、油气运移等方面的应用已经有较多的报道，其中在成熟度方面和沉积环境的研究较深入。实际应用中，应结合其他参数，做出更准确的判断。

[1]魏志彬,张大江,张传禄,等.甲基二苯并噻吩分布指数(MDBI)作为烃源岩成熟度标尺的探讨[J].地球化学,2001,30(3):242-247.

[2]罗健,程克明,付立新,等.烷基二苯并噻吩—烃源岩热演化新指标[J].石油学报,2001,22(3):27-31.

[3]王铁冠,何发岐,李美俊,等.烷基二苯并噻吩类:示踪油藏充注途径的分子标志物[J].科学通报,2005,50(2):176-182.