热成熟度对煤中苯并萘并呋喃分布的影响及其地球化学意义

作者：李佳阳; 江东辉; 朱志立; 杨鹏程; 张枝焕^*

来源：沉积学报, 2023, 41(03): 901-908.

DOI：10.14027/j.issn.1000-0550.2022.146

• 煤
• 苯并萘并呋喃比值
• 量子化学计算
• 热稳定性
• 成熟度指标

苯并萘并呋喃（BNF）是沉积有机质和原油中重要的复杂含氧多环芳烃化合物，但其在煤中的检测和鉴定还鲜有报道。通过标样相对保留时间和标准保留指数对比的色谱—质谱分析方法，对东海盆地西湖凹陷古近系、鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系和塔里木盆地库车凹陷侏罗系等32件煤中苯并萘并呋喃系列进行了系统、准确地鉴定，并刻画了其在不同成熟度煤中的分布特征。采用量子化学计算的方法，精确精算了苯并萘并呋喃系列的热力学性质。结果显示，该系列在色谱柱（HP-5MS）上的流出顺序为：苯并[b]萘并[2,1-d]呋喃（[2,1]BNF）、苯并[b]萘并[1,2-d]呋喃（[1,2]BNF）、苯并[b]萘并[2,3-d]呋喃（[2,3]BNF），热稳定性大小顺序为：[1,2]BNF>[2,1]BNF>[2,3]BNF。随着成熟度的增加，[1,2]BNF丰度相对于[2,1]BNF逐渐增加，提出苯并萘并呋喃比值（BNFR=[1,2]BNF/[2,1]BNF）作为成熟度参数，并建立了BNFR与镜质组反射率（Ro）的定量关系式：Rc=0.45×BNFR+0.25(0.5%<Ro<2.0%)。煤中的苯并萘并呋喃主要在后生作用阶段形成，可能是在高热演化阶段形成更稠合的多环芳烃过程的中间产物。苯并萘并呋喃比值是良好的成熟度指标，可应用于低熟—高成熟原油和烃源岩（Ⅱ～Ⅲ型干酪根）成熟度的定量评价，但该参数应用于油气运移路径示踪和油源对比时要谨慎。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 中国石油化工股份有限公司; 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所; 油气资源与探测国家重点实验室