石油1-4油气中的稳定同位素.ppt

石油天然气 地质与勘探 任课人：逄雯 稳定同位素有两个最显著的属性： （1）稳定性：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。 　油气分析的同位素主要有：　C、H、S、O、N。 第一章 思考题 .什么是石油和天然气？石油的元素组成和化合物组成有哪些特征？ 2.什么是正烷烃分布曲线？正烷烃分布曲线的特征取决于哪些因素？ 3.什么是石油的组分组成和馏分组成？ 4.什么是生物标志化合物？你所了解的常见生物标志化合物有哪些？ 5.如何对石油进行分类？试述石油的地球化学分类方案及各类的成分特点。 6.海相油和陆相油在化学组成上有何区别？ 7.化学成分、温度、压力等对石油的颜色、比重、粘度等有何影响？ 8.石油、天然气的溶解性各有何特点？ 9.什么是石油的荧光性？为什么石油具有荧光性？ 10.什么是石油的旋光性？为什么石油具有旋光性？ 11.与常规油相比，重质油和沥青砂在物理性质和化学特征上有何特别之处？ 12.天然气有哪些产状类型？什么是气藏气、气顶气、凝析气？ 13.什么是油田水？油田水的赋存状态和来源有哪些？什么是矿化度？ 14.油田水的主要化学组成有哪些？如何对油田水进行水型划分？水型与环境有何关系？ 12.碳、氢同位素丰度表示方法如何？石油、天然气的碳氢同位素组成有何特征？ * * 一、油气中的碳同位素 二、油气中的氢同位素 三、油气中的硫、氧、氮同位素 第四节 油气中的稳定同位素 同位素：原子核内具相同数量的质子而中子数不同的原子 。 稳定同位素：原子核结构不会自发地改变的同位素 放射性同位素（不稳定同位素）：能自发蜕变，形成具另外质子数的新原子的同位素 。 质子 中子 电子 《在碳稳定同位素中质子、中子和电子构型示意图》 6个质子，7个中子 6个质子，6个中子 一、油气中的碳同位素 1、碳稳定同位素的分馏机理： 同位素分馏：同位素在两种同位素比值不同的物 质之间的分配。 碳同位素分馏：在两种具有不同的C13/C12比值的物质之间发生的同位素分配作用。 （1）同位素交换反应 不发生化学反应，只在不同化学物质，不同相或单个分子之间发生的同位素重新分配所引起的分馏作用。 12CO2 + 13CH4 == 13CO2 + 12CH4 13CO2 + H 12CO3－ == 12CO2 + H 13CO3 － 反应结果，使不同物质中有的13C富集，另一些则12C富集。海水比大气中的CO2富集13C。 （2）光合作用的动力效应 植物光合作用的过程中，吸收CO2和H2O，致使自身富集12C ，而13C 相对减小。 海洋生物13C含量相对比较多，但是，海洋植物利用海水碳酸盐产生CO2光合作用，δ13C值增高。 （3）热力和化学反应的动力效应 同位素的质量不同， 13C和12C取代分子或键的化学活动性也不同。 C-C键的稳定性：13C— 13C ＞ 13C—12C ＞ 12C—12C 即12C-12C活动性最大，13C- 13C的化学活动性最差。在相同条件下， 12C-12C参与反应的几率和速度较13C- 13C大。 （3）热力和化学反应的动力效应 12C—12C键裂解的能量较小，有机质大分子转变成烃类小分子的过程中， 12C—12C键优先断裂，生成的烃类比它的母质具有较轻的同位素组成。 在低温条件形成的烃类，富集12C，而后期高温条件形成的烃类，则相对富集13C （4） 理化学效应 主要是蒸发作用和扩散作用。 蒸发作用：使气相富集轻同位素12C ，液相浓缩物富集重同位素12C 。 扩散作用：先扩散部分富集12C ，残余富13C。气体分子穿过多孔介质的速度与质量有关。 12CH4比13CH4的平动速度快3.1℅，12CH4扩散得更快更远，即先行扩散部分富集12C，残余部分富集13C。 ‰ 标准：美国南卡罗莱纳州白垩系箭石的碳同位素，简称PDB标准，其中 C13/C12 =1123.7×10-5 稳定同位素：C12、C13 相对丰度 ：C12-98.892%，C13-1.108% 放射性同位素：C14 ，半衰期5568年，用于考古 2、碳稳定同位素丰度及分布特点 碳同位素丰度表示法： * 原油的δ13C值介于-24‰~-31‰ ①海相： δ13C值较高：-27‰～-22‰； 陆相： δ13C值偏低：-29‰