油气中的氢同位素

四、油气中的氢同位素

(一)石油的氢同位素组成

原油中δD值一般在-160‰~-80‰之间。原油不同组分的δD值亦不均一,通常按下列顺序递减:饱和烃(δDSHC)→芳烃(δDAHC)→非烃(δDNSO)。

原油的δD值与δ13C值之间未发现明显的正相关性。如加利福尼亚州第三系中的原油极富13C(δ13C值为-25‰~-23‰),但却贫氘,亦有个别原油异常富集氘,δD值为正值,但δ13C值没有相应的变化。

虽然目前对石油中δD值的变化和氘的成因还未能作出令人满意的解释,但应用δD值与δ13C值关系图,对于区分某些原油却显示出较好效果(图2-21)。从图可知,利用δD值与δ13C值关系图,可以较有效地区分东、西两盆地第三系砂岩中的原油。这两种原油由于细菌降解和水洗作用,仅根据化学成分和碳同位素组成,不能有效地区分。

(二)天然气的氢同位素组成

天然气(CH4)的δD值在-270‰~-105‰之间。与石油相比要低-100‰~-25‰,平均低-70‰左右。天然气的δD值与δ13C值之间存在不很明显的正相关性。生物成因气的δ13C值低,δD值亦较低;热解成因气的δD值和δ13C值偏高(图2-22)。该图的1区、2.1区为生物成因气,δD值在-270‰~-16‰之间;2.2区为混合成因气,δD值在-200‰左右,δ13C值为-60‰~-50‰;3、4、5为热解成因气,该区的δD值与δ13C值之间具有较明显的相关性。

图2-21 联邦德国南部两个亚阿尔卑斯盆地原油的δD~δ13C关系图(据Stahl,1980)

东盆地第三系砂岩P;□东盆地第三系砂岩A;●西盆地第三叠系油储;▲西盆地第三系油储

图2-22 天然气中甲烷的δD~δ13C1关系图(据Stahl,1977)

1—冰碛沼气;2.1—亚阿尔卑斯盆地上第三系甲烷气;2.2—混合成因气;3、4、5—热解成因气

【注释】

[1]API是America Petroleum Institute(美国石油学会)的缩写,此处表示欧美国家常用的一种相对密度单位。

[2]1cal(卡)=4.1868J(焦耳)。

[3]c表示物质的浓度,单位为mmol/L。