石油与天然气地质学-教材-word版1.4x|石油与天然气地质学关键词

石油与天然气地质学-教材

-word 版 1.4

第四节稳定碳同位素

同位素：指元素周期表中原子序数相同， 原子量不同的元素。

稳定同位素：指原子核的结构不会自发 的发生改变的同位素。

稳定同位素有两个最显著的属性：1.稳 定性：即经过复杂的化学反应之后，原子核结构 不发生变化。2.分馏作用：指同位素在两种同位 素比值不同的物质之间进行分配。

一、稳定同位素分馏机理

分馏作用是稳定同位素的属性之一，碳 稳定同位素的分馏机理有：

同位素的交换反应：是化学物质间， 不同相或单个分子发生的同位素重新分配。

12CG+13CH=13CG+12Chl

13cg+H2co=12cg+H3co

光合作用的动力效应：植物在光合作 用过程中，富集12c,而使13C进一步减小。

热力和化学反应的动力效应：

-C-C-键的稳定性顺序：

-13C-13C>-13C-12C-> 12c-12c- o

在低温条件下，形成的桂类，富集】2c； 在高温条件下形成的桂类，富集叱。

同位素的物理化学效应:

蒸发：气相富集轻同位素咒，夜相富集

13c;扩散：先扩散乜 残余叱。

二、稳定同位素在自然界的分布、比值符号和标 准

白然界中碳、氢稳定同位素的符号、丰度、比值及标准见下表:

原子序数

同位素丰度（％）

同位素比

比值

标准及符号

比值:

1

*11 99.985

211 0.015

211/'||

1. 5X 10 4

标准平均大洋水

缩写号SM0W

6D(%o,

6

,2C 9& 892

l3C 1. 108

,3C/,2C

1. 12X10 2

南卡罗米纳州白垩系皮欣组

美洲拟箭石缩写号PDB

6 l3C(%

同位素比值的测量和对比单位一般是用 千分数（％。）表示。

xiooo%i =xlOOO%；

xiooo%i =

xlOOO%；

式中：Rs :为样品的同位素比值；Rr： 为标准的稳定同位

素的比值。各国用各自的标准计算 Rr，再换算 成PDB标准。

标准之间的换算公式：

@叱盘+1〕—1 xWOO%

式中：8 13CB为求取对B标准的8值;

5 13CA为测得对A标准的8值；

RAr、RBr:为 A B标准的13C/12C比值。

三、油气中碳同位素的组成特征

1、原油

8 13C 一般为-22%。?-33%。，平均值为

-25%。?-26%。。

①海相原油8 13C值较高，为

-27%。?-22%;

陆相原油8 13C值偏低，为

-29%。?-33%

②随组分分子量的增大，急剧增大 烷烃 ＜芳烃 ＜胶质 ＜沥青质，烷烃 ＜环

烷烃，正构烷

烃 ＜异构烷烃，芳烃随环数增加3 13C值增大，可 溶沥青 ＜干酪根。

2、天然气

3 13C随天然气成熟度的增大而增大，

生物成因气：＜-60%。?-95%。 低

热解成因气：-50%。?

-20% 高

以上两种气的混合气：-50%。?

-60%

天然气成份中：

3 %＜ 3 13C2＜ 3 13C3＜ 3七，分子量增加,

增大。

%弋凍汕破同位索类型I山线

%弋

凍汕破同位索类型I山线

1癣Me 盘鸾p井科 N湾2井E ■4 ?9*Pz

&湾去井N

四、油气中碳同位素和氢同位素之间的关系

石油的3D与3 13C值没有明显的相关关系。

天然气的3D与3 13C存在不很明显的关系

?50

-100-150-200-250

^10 9

?80 -40 -20

g "Cnw%)

天然气中甲烷的6D(SMOW)打6叱JPU关系图

1区为冰锁沼气：2.1区为阿尔卑斯盆地匕

第三系生物成因气；2.2区为混合成因气，

3?4. 5区为热降解和热裂解成因气

西德南部两个亚阿尔卑斯盆地原油的

6DG叱「关系图

推荐访问:石油 地质学 天然气 教材