原油非烃组成特征
原油非烃组成中烷基咔唑类和烷基苯酚类化合物的相对组成和浓度变化与油气运移、聚集和成藏的历史密切相关(Li等，1992；Larter等，1996)，它是目前有机地球化学领域的一个研究热点。盐湖盆地形成的原油中咔唑类和苯酚类化合物的分布和组成及其含量的变化还未见文献报道，这里我们将探讨一下江汉盐湖盆地不同原油中烷基咔唑和烷基苯酚系列的分布与组成特征及其浓度变化规律。
一、烷基苯酚
烷基苯酚是原油中的微量组分，目前检测了其中C0～C3的20个同系物(包建平和马安来，1998)。就江汉盐湖盆地的不同原油而言，其烷基苯酚系列的分布存在明显的差异。如图5-29所示，在相对富含有机硫化物的原油中如王场油田的重质富硫原油，其烷基苯酚系列的分布表现为2，4，6-三甲基苯酚占优势；而贫有机硫化物的原油则表现为C0取代的苯酚占绝对优势，如王4-5-1井原油。此外，在典型的未成熟原油中，三个甲基苯酚异构体中3-甲基苯酚的丰度较高，2-甲基和4-甲基苯酚的丰度相对较低；而在非未成熟油中三个甲基苯酚异构体相对丰度的变化顺序则是2-甲基＞4-甲基＞3-甲基。值得注意的另一个现象是来自王场油田的特别富硫的重质原油，在这类原油样品中，2，4，6-三甲基苯酚占绝对优势，这一个化合物就占到整个C0～C3苯酚系列的60%以上，而在其他样品一般均小于30%～40%，反映出这一类原油不仅在甾萜类生物标志物的分布和组成以及含硫化合物的组成上不同于一般的原油，而且在烷基苯酚的分布上也明显不同于一般盐湖盆地原油，这更进一步表明这类原油形成条件的特殊性。
不同原油中烷基苯酚的绝对浓度也存在明显的差异，且呈现出的一定的规律性。如在未成熟油中，烷基苯酚系列的浓度较高，一般大于15μg/mg油，而在成熟度较高的原油中则含量较低，一般小于10μg/mg油，且不同成熟度原油中烷基苯酚的含量与原油成熟度负相关性，反映出这类化合物的热稳定性较低(图5-30)。值得注意的是那些特别富硫的重质原油中，烷基苯酚系列的含量最高，大于40μg/mg油，比未成熟油高出近1倍，比成熟度较高的原油高出近4倍(图5-32)，显示出富硫原油特殊的地球化学特征。
但是，由于目前对烷基苯酚化合物在矿物燃料中的来源、分布和组成特征及成因机理等方面所知甚少，这方面的研究才刚刚开始。随着研究的深入，其应用领域必将得到扩大。
二、烷基咔唑系列
与烷基苯酚一样，烷基咔唑系列在盐湖盆地的原油中也属微量组分，但分布特征较为复杂。通过标样共注目前已确定了C0～C2咔唑系列19个化合物和三个苯并咔唑化合物。就盐湖盆地不同原油中烷基咔唑系列的分布特征而言，总体上可以分成两大类，其一是以王场油田特别富硫的重质原油为代表，如王31-6井和王31-12井，表现为C-1和C-8位上取代的屏蔽型和半裸露型异构体占绝对优势，如1-甲基、1，8-二甲基和1，4+1，5-二甲基咔唑，而非C-1和C-8位上取代的裸露型异构体则基本缺失，呈现出不完整的分布特征；其二是以非富硫原油为代表，表现为屏蔽型和半裸露型异构体的丰度较高，但裸露型异构体也有相当丰度。呈现出完整的烷基咔唑系列的分布特征(图5-31)。总体上看，烷基咔唑系列的分布特征与原油成熟度没有明显相关关系。此外，江汉盐湖盆地的原油均呈现出C0取代的咔唑化合物的丰度异常的低，这在其他非盐湖盆地形成的原油中是不常见到的。如在苏北油田和辽河油田的原油中，咔唑和1-甲基咔唑的丰度是相当的，都是烷基咔唑系列中的优势组分。这也可能是盐湖盆地原油在烷基咔唑系列组成的一个重要特征。
图5-29 江汉盐湖盆地不同原油中烷基苯酚分布特征
(纵坐标为相对丰度)
图5-30 江汉盐湖盆地不同原油中烷基苯酚和烷基咔唑系列浓度变化柱状图
1—潜深10井；2—明斜4-2井；3—广27井；4—王14井；5—王31-12井；6—王31-6井；7—王8-1井；8—潭34井；9—王4-5-1井；10—潜深5井；11—王3井
不同原油中烷基咔唑系列的绝对浓度恰与烷基苯酚系列相反，表现为未成熟油中烷基咔唑系列的含量最低，一般小于20μg/mg油，而成熟度相对较高的低成熟一临界成熟原油中含量较高，一般为30～50μg/mg油，且其含量变化与原油成熟度之间呈现出良好的正相关性(图5-30，图5-32)。尽管王场油田特别富硫的重质原油其成熟度并不高，C2920S/(20S+20R)值仅为0.35，但其烷基咔唑系列的含量则是最高的，均大于50μg/mg油。鉴于这类原油中同时具有较高含量的各类有机硫化物、烷基苯酚和烷基咔唑类化合物的这一特性，它可能暗示了O、S、N杂环化合物的形成所需要的地质-地球化学条件可能是相似的。
对于咔唑类化合物的应用目前局限于研究油气运移上，但这类化合物分布与组成特征及其含量变化是受哪些因素影响？它们是否属于一类独立于沉积环境、有机质类型和成熟度的特殊化合物还无从知晓。但是这些问题不解决又将直接影响这类化合物的地质应用，这应该引起我们的充分重视。
图5-31 江汉盐湖盆地不同原油中烷基咔唑系列分布特征
(纵坐标为相对丰度)
图5-32 江汉盐湖盆地不同原油烷基苯酚和烷基咔唑浓度与C2920S/(20S+20R)之间的关系
烷基酚为一种仿雌激素，也是已知的内分泌干扰素。会对任何生物有生殖方面的影响，使得幼体发育延迟。双酚A对哺乳类据有仿雌激素作用，这可能会影响生殖系统，例如幼体发育延迟、精虫数减少等。一般家庭污水及事业废水排放出的水具有仿雌激素作用，会影响暴露鱼类之正常生殖。
近年来，人们对酚类化合物的地球化学行为感兴趣，酚类化合物的分布正在被用作油气运移的示踪剂以及作为油气藏亲近性的指标和石油生产过程中动态观测的新工具（Dale等，1996；李贤庆等，2001）。
应用毛细管等速电泳法，也可分析地层水中烷基酚含量（蔡春芳等，1997；李贤庆等，2003）。使用仪器为美国惠普公司生产的HP3DCE高效毛细管电泳仪、85cm×75μm（内径）熔融石英毛细管（有效长度80cm）、二极管阵列检测器。采用以47.5mmol/L硼酸盐，70mmol/L十三烷基硫酸钠为缓冲溶液，恒定电流100μA，管柱温度20℃，检测波长200nm，参比波长350nm，压力进样，以标准共注法定性，标准曲线法定量。样品预处理同有机酸测定。
笔者对鄂尔多斯盆地中部气田马家沟组地层水样中烷基酚含量进行了测定，结果见表3-7。本研究定性定量可靠的酚类化合物有苯酚、一甲基酚和二甲基酚，其中一甲基酚常见有邻、间、对三个异构体，未检测出C3以上的烷基酚（李贤庆等，2003）。
表3-7 鄂尔多斯盆地中部气田马家沟组地层水样中烷基酚含量测定结果
注：n.d.—低于检测限；一甲基酚和二甲基酚因浓度低，给出峰面积。
从表3-7可看出，在所测定的地层水样中，苯酚浓度占绝对优势，一般占烷基酚总浓度的90%以上，这与塔里木盆地大多数古生界海相地层水相似（苯酚浓度超过烷基酚总浓度的80%），而与国外报道的北海油田侏罗系砂岩地层水中苯酚占总酚的50%有较大差异。中部气田马家沟组地层水样中，苯酚含量为0.57～4.73mg/L，平均1.77mg/L，其中苯酚含量在1.0mg/L以下的样品占47.6%,1.0～3.0mg/L的占35.29%,＞3.0mg/L的占17.65%。酚这种浓度值与我国其他含油气盆地一样，处于相同的数量级范围（表3-6），也与北海油田大多数地层水中酚浓度处于一个数量级上，且均未发现有酚浓度值超过10mg/L的样品。
图3-15 中部气田马家沟组地层水中苯酚含量平面分布
总体来说，中部气田苯酚含量＜1.0mg/L的地层水中，一甲基酚浓度低，邻、间、对三个异构体分布不全，较难区分；苯酚含量＞2.0mg/L的地层水中，尽管一甲基酚浓度也低，但一甲基酚的邻、间、对三个异构体分布较齐全（如陕78、陕58、陕74、陕33井等），区分明显，它们的峰面积呈现邻—一甲基酚＜间—一甲基酚＜对—一甲基酚的变化趋势，这可能与它们在油气相/水相中的分配系数不同（Taylor,1994）有关。
从平面分布（图3-15）来看，中部气田马家沟组地层水中苯酚含量分布不均匀，出现二个高值区（＞2.0mg/L），即陕33—陕74—陕78—陕91井、陕57井区，而且中区苯酚含量高于北区，这种分布与该区天然气藏分布不无关系，含伴生烃的中高产气井往往含有较高的苯酚含量。
已有研究报道（Dale等，1996；梅博文等，1998），烷基酚含量是油气运移的示踪剂，随着运移距离的增加，烷基酚含量增加。按此原理，鄂尔多斯盆地中部气田马家沟组地层水中苯酚含量变化有可能指示其天然气运移方向（图3-15）。
研究还表明，中部气田马家沟组地层水中苯酚含量与总有机酸含量具有一定的相关性（图3-16），高的总有机酸含量往往对应着较高的苯酚含量，这种关系及其意义有待进一步研究。
图3-16 中部气田马家沟组地层水中苯酚含量与总有机酸含量的关系
烷基酚（英语：Alkylphenol）是一类由酚烷基化后产生的化合物。此名词一般用来表示有商业价值的丙基酚、丁基酚、戊基酚、庚基酚、辛基酚、壬基酚、癸基酚及相关的长链烷基酚（LCAP）。甲基酚、二甲基酚及乙基酚也是烷基酚的一种，不过一般提及烷基酚时，多半不包括这些酚类。烷基酚为一种仿雌激素。也是已知的内分泌干扰素。
烷基酚是烃类中普遍存在的单环芳烃化合物之一，由于它具有弱极性，因而溶于水。前人研究认为，酚在水中溶解度随温度的升高而增大。在烃类与地层水长期作用的过程中，高温度的油田水中溶解了较高含量的酚。由于酚具有高迁移性，并具有很高的热力稳定性，同时成因上与油气有很密切的联系，所以常被作为寻找油气藏的重要水文地球化学指标，其含量变化与分布特征可以指示油气藏的存在，随着接近油气藏，其含量有规律地增大，含油气区的地层水中酚含量要比非含油气区高数倍。
鄂尔多斯盆地中部气田马家沟组地层水中酚含量变化在0.57～4.73mg/L之间，平均1.77mg/L（表3-7）。从平面分布上分析，中部气田地层水中苯酚含量变化较好地指示了其天然气的运移方向。中部气田的中部基本上是天然气运移的主要指向区，中南区天然气运移方向主体可能是北西—南东向，而北区运移方向基本上可能是南西—北东向（见图3-15中箭头指向）。中部气田酚含量高值区（＞2.0mg/L），往往是天然气运移和聚集的指向区，是寻找天然气藏的有利地区。
