论文部分内容阅读
二苯并噻吩类化合物（DBTs）是原油和沉积有机质中重要的含硫有机化合物,这类化合物对于判断油气成因、指示成熟度和示踪油气运移方向等均有重要的理论和应用价值,是研究较多的一类分子标记物。但是目前对DBTs的前身物、形成的地球化学机制和动力学等方面的认识尚存争议。本文采用黄金管高温高压热模拟实验装置,设定不同的的反应条件,对DBTs形成的地球化学机制进行了实验研究。热模拟实验结果表明,在3,3’-二甲基联苯（3,3’-DMBP）+单质硫的反应体系中,无论蒙脱石存在与否,在200℃-500℃时3,3’-DMBP与单质硫可以发生反应,生成C0-C2-烷基取代二苯并噻吩、联苯类化合物（BPs）和硫化氢（H2S）等产物。根据化学反应动力学分析,该反应在EasyRo=0.30%就可以发生,直至EasyRo=2.04%之前,反应产物的生成量随着EasyRo的增大而缓慢增加;当EasyRo>2.04%时,反应产物的生成量开始快速增加。这意味着,在实际地质条件下,有机质进入成熟阶段（Ro=0.5%）之前,DBTs就能通过3,3’-DMBP和单质硫反应生成,并且其形成过程受到热力学控制。反应产物中二苯并噻吩（DBT）和甲基二苯并噻吩（MDBTs）的相对产率分别随着联苯（BP）和甲基联苯（MBPs）的相对产率增加而增加,且存在很好的正相关性。这表明BP和MBPs分别与DBT和MDBTs之间存在反应物-产物关系,这一实验研究结果为辽河盆地沙河街组和巴基斯坦印度河盆地的相关化合物成因解释提供了新的地球化学证据。在地质样品中,当BPs的含量与DBTs的含量存在一定的正相关性时,表明BPs与单质硫反应可能是DBTs生成的一种途径。对DBTs形成的催化效应和热稳定性进行了研究。无蒙脱石存在时,3,3’-DMBP+单质硫反应体系中的各种生成物都没有发生明显的甲基迁移作用或脱甲基作用;但有蒙脱石存在时,反应产物中二甲基二苯并噻吩在400℃即开始发生甲基迁移作用,而3,3’-DMBP始终没有发生甲基迁移作用。对于4,6-DMDBT+蒙脱石体系而言,加热后4,6-DMDBT明显发生了甲基迁移和脱甲基作用,生成了C1-C4-烷基取代二苯并噻吩,同时还有少量的BT、BPs、BN[1,2]T和H2S。这些实验研究结果说明,蒙脱石的加入导致模拟实验中的生成物发生第二次反应,通过甲基迁移、脱甲基作用甚至C-S键的断裂而生成更多的物质。但由于蒙脱石在200℃之后即发生脱水而向伊利石转变,因此,蒙脱石加入之后的反应机制尚需今后进一步研究。