油气地球化学复习概要.docx

西南石油大学地球科学与技术学院
油气地球化学复习概要

适用专业：资源勘查工程（油气勘查方向）
适用教材：《油气勘探地球化学》

绪论

油气地球化学：应用化学原理研究石油和天然气的生成、运移、聚集和演化，阐明油气分布规律，并用这些知识指导勘探和开发石油、天然气及有关的沥青矿的一门应用科学。

有机化学基础和稳定同位素

有机化合物[organiccompound]：除CO2、碳酸盐岩和金属碳化物外的几乎所有含碳原子的化合物。
烃类化合物[hydrocarbonscompound]：只含碳、氢元素的化合物，包括正构烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃。
杂原子化合物[heteroatomcompound]：在组成石油、沥青和干酪根的有机化合物中，除C、H原子外的其他原子均称为杂原子，含杂原子的化合物称为杂原子化合物。最常见的杂原子是N、S、O，故杂原子化合物又称NSO化合物。
烷烃[saturatedgroup]：只有碳氢单键的稳定分子称为烷烃或饱和烃
立体化学[stereochemistry]：在分子中，原子之间的立体的或三维的关系。
同分异构体[isomeride]：分子式相同而其结构基团排列不同的化合物。
构造异构：具有相同的分子式，但由于分子中原子结合的顺序不同而产生的异构。
碳架异构[carbonskeletonisomerism]：由于碳架中原子结合的顺序不同而产生的异构。
取代位置异构[coordinationisomerism]：由于取代基在碳链或环上位置不同而产生的异构。
官能团异构[functionalgroupisomerism]：官能团的不同而形成的异构。
互变异构[tautomerism]：活泼氢改变在分子内的位置产生的异构，该反应是可逆的。
立体异构[stereoisomerism]：具有相同的分子式和相同的原子连接顺序，但是由于分子内的原子在空间排布的位置不同而产生的异构。
顺反异构[geometricIsomerism]：共价键的旋转受到阻碍而产生原子在空间排布的位置不同的异构。
构象异构[conformationalisomerism]：分子内单键旋转位置不同而产生的异构。
对映异构[opticalisomerism]：分子式、构造式相同，构型不同，互呈镜像对映关系的立体异构。产生的条件是分子中存在手性碳原子。
异构化反应：从一个同分异构体转变为另一个同分异构体的化学反应。包括结构异构化和差向异构化。
手征性[chirality]碳原子：与四个不相同的原子或基团相连的碳原子。含有一个手征性碳原子的化合物可以有两种构型。
手征性碳原子命名法
链上手征性碳原子R、S标记法：将四个不同按原子序数排大小，编号；对含多原子的基团，第一个原子相同，看第二个大小，依次类推；将最小基团放在最远处，依照原子或基团大小看，顺时针为R，逆时针为S。
环系上手征性碳原子α、β命名法：α—位于环平面下方，键指向纸内，以虚线或空心圆表示；β—位于环平面上方，键指向纸外，以实线或实心圆表示。
同位素[isotope]：具有相同质子数和不同中子数的元素的原子。
放射性同位素[radioisotope]：能自发衰变或裂变的同位素。
稳定同位素[stableisotope]：未发现有放射性衰变或裂变的同位素。
同位素组成[isotopecomposition]：样品中某一种元素的各种同位素的含量。可用丰度、比值和δ值描述。
同位素丰度[isotopeabundance]：每一种元素的各种同位素所占的百分含量。
同位素比值：某一元素的两种同位素含量之比。用R表示。
δ‰=（R样品/R标准–1）×1000‰
δ>0，表示样品比标准富含重同位素，δ<0，样品比标准富含轻同位素。
同位素分馏[isotopefractionation]：同位素以不同比例在不同物质之间的分配。
稳定同位素的分馏机理
交换分馏效应[exchangefractionation]：由于能量差异，不同化合物之间会发生同位素交换反应/交换平衡。不发生化学反应，只是同位素分配比例变化。
大气中CO2与水中溶解的HCO3-、CO32-的同位素交换分馏作用
13CO2+H12CO3-﹦12CO2+H13CO3-
甲烷与二氧化碳的同位素交换分馏作用
12CO2+13CH4=13CO2+12CH4
动力分馏效应[dynamicfractionation]：由两种同位素反应速度的差异引起。轻同位素形成的化学键键能较弱，反应速度较快。所有反应产物富集轻同位素，反应残留物富集重同位素。
光合作用伴随发生碳同位素分馏作用，导致呼出的CO2富集13C，合成的有机化合物富集12C，因此生物体中的δ13C比无机碳化物的要低。
油气生成过程中的同位素动力分馏效应：有机质生成烃类物质的过程中，受温度