Презентация на тему: Геология и геохимия нефти и газа

Геология и геохимия нефти и газа
СОСТАВ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА
События в истории Земли, которые повлияли на эволюцию жизни (Тиссо, Вельте, 1981)
Эволюция сосудистых наземных растений (Тиссо, Вельте, 1981)
Изменения количественной роли различных групп фитопланктона и фитопланктона в целом в процессе геологической истории (Тиссо, Вельте, 1981)
Основные биопродуценты ОВ для ГИ
Основные биопродуценты ОВ для ГИ
Групповой состав ЖВ
СОСТАВ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА
Элементный состав биомолекул ЖВ
Групповой состав биомолекул ЖВ основных видов фитопланктона
Групповой состав живого вещества
Групповой состав живого вещества
Основные аминокислоты
БЕЛКИ
Групповой состав живого вещества
Панлипоидины
Панлипоидины
Простые липиды
Простые липиды
Простые липиды
Природные воски
Геология и геохимия нефти и газа
Сложные липиды
ФИТАНИЛЬНЫЕ ЭФИРЫ (липидолипоиды)
липоиды
Стеролы С 27 -С 29
Стеролы С 27 -С 29 и коратиноиды С 40
Структурные формулы важнейших стероидов ЖВ
Природные стеролы
Важнейшие тритерпеноиды ЖВ
Диагенетическая и катагенетическая эволюция стероидов и гопаноидов
Каротиноиды С 40
Хлорофилл
Образование пристана и фитана
Образование пристана и фитана и их эпимеров ( R и S)
1/36
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 88)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1101 Кб)
1

Первый слайд презентации: Геология и геохимия нефти и газа

Лекция 4 Состав живого вещества

Изображение слайда
2

Слайд 2: СОСТАВ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА

Молекулярный состав ГИ имеет связь с компонентами ЖВ - унаследованные структуры (биомаркеры, хемофоссилии), которые являются продуктами преобразования биомолекул в природных процессах на разных стадиях литогенеза – седиментогенеза, диагенеза, катагенеза и метагенеза (метаморфизма). В природе наблюдается следующая закономерность - основная масса ЖВ представлена биополимерами, построенными из простых по структуре молекул («кирпичиков»), в то время как остальная малая по массе часть биомолекул - множество разнообразных, часто достаточно сложных структур.

Изображение слайда
3

Слайд 3: События в истории Земли, которые повлияли на эволюцию жизни (Тиссо, Вельте, 1981)

До тех пор пока фотосинтез как явление не приобрел всеобщего значения, т.е. ранее 2,5 - 3 млрд. лет назад, на Земле не происходило массового образования ЖВ и накопления ископаемого ОВ эратема Состав современной атмосферы ( объемные % ): N 2 – 78,7%, О 2 – 20,95%, Ar – 0,18%, СО 2 – 0,03% Состав первичной атмосферы (качественный): большая часть – метан (СН 4 ) и аммиак ( NH 3 ), водород ( H 2 ), вода, оксид углерода (СО), двуоксид углерода (СО 2 ). NH 3 окислялся до N 2, СН 4 и Н 2 до СО 2 и Н 2 О

Изображение слайда
4

Слайд 4: Эволюция сосудистых наземных растений (Тиссо, Вельте, 1981)

В позднесилурийскую эпоху первые высшие растения - псилофиты вышли из моря и завоевали континенты

Изображение слайда
5

Слайд 5: Изменения количественной роли различных групп фитопланктона и фитопланктона в целом в процессе геологической истории (Тиссо, Вельте, 1981)

Максимальная биопродуктивность диатомей приходилась на палеоген-неоген, динофлагеллат – на мел, золотистых – на ордовик, сине-зеленых и зеленых – на протерозой С докембрия до девона единственным продуцентом первичного ОВ был морской фитопланктон. Начиная с девона все возраставшая доля первичной продукции приходилась на высшие наземные растения.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Основные биопродуценты ОВ для ГИ

В настоящее время считается, что морской фитопланктон и высшие наземные растения производят примерно одинаковое количество Сорг. С количественной точки зрения наиболее важными источниками ОВ в осадках являются следующие группы организмов: фитопланктон, зоопланктон, высшие растения и бактерии. В соответствии с законами трофических связей высокие концентрации зоопланктона наиболее характерны для зон с высокой подуктивностью фитопланктона. Гетеротрофные бактерии распространены там, где находится источник пищи – ОВ. Высокоорганизованные животные, например рыбы, поставляют так мало органического материала в осадки, что их вкладом можно практически пренебречь.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Основные биопродуценты ОВ для ГИ

Фитопланктон : водоросли - золотистые (около 400 видов), разножгутиковые (200-300 видов), диатомовые (10000-15000 видов), эвгленовые (400 видов), пирофитовые (1100 видов), зеленые (5700 видов), бурые (900-1500 видов), а также сине-зеленые водоросли (цианобактерии ) и динофлагеллаты (перидинеи или панцирные жгутиконосцы). Зоопланктон - основными представителями зоопланктона являются копеподы (веслоногие рачки) и фораминиферы. Бактерии относятся к предъядерным – прокариотам и объединяют: архебактерии ( архи ) - метаногены, бактерии солоноватых водоемов (галофилы), ацидофильные бактерии, термофильные; эубактерии – к ним относится тип сине-зеленых, который имеет 1400 современных видов; Многие виды входят в фитопланктон. бактерии - около 3000 видов всех остальных бактерий Высшая растительность – все зеленые растения, начиная со мхов.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Групповой состав ЖВ

В составе ЖВ можно выделить несколько групп биомолекул сходных по строению и функциям, выполняемым ими в организмах: углеводы, белки, липиды, липоиды и родственные им вещества (панлипоидины), а для высших растений - еще и лигнин.

Изображение слайда
9

Слайд 9: СОСТАВ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА

Главные составные компоненты ЖВ основных видов организмов, участвующих в образовании горючих ископаемых (вес. %, средние значения) [Тиссо Б., Вельте Д.,1981]

Изображение слайда
10

Слайд 10: Элементный состав биомолекул ЖВ

Поскольку перечисленные группы состоят из органических молекул разного состава и строения, то элементный состав их также различен По содержанию С и Н к нефти ближе всего липиды и липоиды

Изображение слайда
11

Слайд 11: Групповой состав биомолекул ЖВ основных видов фитопланктона

Диатомеи содержат в среднем 12% панлипоидинов, некоторые виды до 38% (от сухого веса) внутри клеточных липидов. (Романкевич Е.А.) Характерной особенностью диатомей и некоторых других видов водорослей (золотистые, перидинеи) – накапливать в виде запасных веществ липиды. Юлагодаря этому имея Кремнистую оболочку, они достаточно подвижны.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Групповой состав живого вещества

Углеводы - общая формула С х (Н 2 О) у : ЦЕЛЛЮЛОЗА, крахмал, гемицеллюлоза, пектиновые вещества и др. В целлюлозе заключено около 50% С, находящегося в растениях, и по общей массе целлюлоза на Земле занимает первое место среди всех органических соединений. Молекулы β- D -глюкозы связаны через атомы кислорода в положении 1,4 (гликозидная связь) и повернуты друг относительно друга на 180 ° β- D -глюкоз a гликозидная связь 180 ° Целлюлоза разрушается под действием кислот, щелочей и биоферментов на простые сахара, которые уже растворяются в воде и могут быть включены в трофические цепи разных организмов, в основном бактерий. Почти вся разлагается в осадке.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Групповой состав живого вещества

Две АК соединяются в одну молекулу путем установления связи между углеродом кислотной и азотом основной группы (НN  СО) в результате реакции конденсации с выделением воды. Возникшая азот-углеродная ковалентная связь между аминогруппой одной кислоты и карбоксильной группой другой АК называется пептидной связью Большинство природных белков состоит всего из 20 различных α -аминокислот (АК) Основной источник азота в составе горючих ископаемых – белки ЖВбиопродуцентов БЕЛКИ пептидная связь

Изображение слайда
14

Слайд 14: Основные аминокислоты

Нейтральные АК - глицин ( R =  H ), аланин ( R =  CH 3 ), циклическая форма - пролин; Кислые - глутаминовая ( R =  [ CH 2 ] 2  COOH ), аспарагиновая ( R =  CH 2  COOH ); Основные - орнитин, лизин ( R =  [ CH 2 ] 4  NH 2 ); Содержащие S - цистеин ( R =  CH 2  SH ), метионин ( R =  [ CH 2 ] 2  S  CH 3 ).

Изображение слайда
15

Слайд 15: БЕЛКИ

Ферменты - это белковые молекулы, синтезированные живыми клетками. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. Ферменты являются биокатализаторами, они ускоряют многие реакции внутри живого организма в десятки и сотни тысяч раз, возможно, некоторые ферменты сохраняют каталитические свойства и в некроме. Ферменты - специфичные катализаторы, обладают следующими свойствами: один фермент катализирует только одну реакцию; активность фермента ограничена узкими температурными рамками ( 35-45  С ); ферменты активны в слабощелочной среде; биологический катализ проходит при нормальном атмосферном давлении. Все ферменты представляют собой глобулярные белки, они увеличивают скорость реакции, но сами в этой реакции не участвуют, их присутствие не влияет ни на природу, ни на свойства конечного продукта реакции, очень малое количество фермента вызывает превращение большого количества субстрата. После отмирания организма в его клетках долго сохраняются ферменты, они участвуют в автолизе - самодеградации клетки. При автолизе в аэробных условиях идет постепенное уменьшение биомассы до полной деградации, в анаэробных не происходит саморазрушения мембран клетки, состоящих в основном из липидов и липоидов, которые захороняются в осадках.

Изображение слайда
16

Слайд 16: Групповой состав живого вещества

конифериловый синапиловый, кумариловый Основные фрагменты молекулы лигнина - ароматические спирты, являющиеся важнейшими структурными эле-ментами лигнина Лигнин является вторым после целлюлозы по распространенности на Земле органическим веществом. Структура лигнина Ароматические структуры лигнина – основа структуры гумусовых углей

Изображение слайда
17

Слайд 17: Панлипоидины

Наиболее важной группой с точки зрения нефтеобразования являются панлипоидины – липиды, липоиды и родственные им вещества. Эта группа объединяет природные жиры и растительные масла, воски, жироподобные вещества (например, растворимые в маслах пигменты, терпеноиды, стероиды и многочисленные сложнопостроенные компоненты).

Изображение слайда
18

Слайд 18: Панлипоидины

Простые липиды Среди них преобладают триглицериды (триацилглицеролы) жирных кислот (ЖК) - сложные эфиры глицерина (триола) и высших непредельных и предельных ЖК с нормальной цепью и четным числом углеродных атомов. где R 1 C=О, R 2 С=О, R 3 C=О – ацилы (остатки) ЖК. Предельные ЖК: пальмитиновая (С 16:0 ) - СН 3 (СН 2 ) 14 СООН, стеариновая (С 18:0 ) - СН 3 (СН 2 ) 16 СООН; Непредельные ЖК: олеиновая (С 18:1 ) - СН 3 (СН 2 ) 7 СН=СН(СН 2 ) 7 СООН, линолевая (С 18:2 ) - СН 3 (СН 2 ) 4 СН=СНСН 2 СН=СН(СН 2 ) 7 СООН линоленовая(С 18:3 )- СН 3 СН 2 СН=СНСН 2 СН=СНСН 2 СН=СН(СН 2 ) 7 СООН. Триглицериды и свободные ЖК – источник алканов в ОВ ГИ и в первую очередь н-алканов

Изображение слайда
19

Слайд 19: Простые липиды

Изображение слайда
20

Слайд 20: Простые липиды

Для ЖВ бактерий характерны ЖК с одним метильным радикалом, так называемые изо- и антеизокислоты, из которых при декарбоксилировании образуются 2метил- (изо-) и 3метилалканы (антеизо-). декарбоксилирование К простым липидам относятся сложные эфиры первичных одноосновных спиртов и средне- и низкомолекулярных ЖК, например, природные эссенции. Сюда же попадают церины - сложные эфиры (эстеры) высших ЖК и высших первичных спиртов. Церины - главные составляющие природных восков. Их содержание в растениях зависит от климата и строения кутикулы и составляет от 5 до 85%. В восках животных их количество возрастает до 60-98,5% на содержание липидов. нефть

Изображение слайда
21

Слайд 21: Простые липиды

В планктонных диатомовых водорослях рода Pleurosigma обнаружены изопреноидных алкены С 25 с своебразной Т-образной формой углеродного скелета Двойные связи в изопреновых УВ разных видов диатомей располагаются в разных участках цепи. В нефтях и ОВ пород обнаружены хемофоссилии с подобной структурой углеродного скелета Такие УВ в ОВ и нефтях могут быть «отпечатками пальцев» бактерий, живущих в гиперсоленых водоемах,они синтезируются бактериями-галофилами.

Изображение слайда
22

Слайд 22: Природные воски

Природные воски являются многокомпонентными смесями, состоящих из: 1) нескольких сложных эфиров высших ЖК и высокомолекулярных спиртов (обычно одноосновных), 2) свободных ЖК, спиртов, часто 3) триглицеридов и 4 ) насыщенных УВ (н-алканы). В воски входят насыщенные кислоты С 24-34 ( с четным числом атомов углерода «ЧТ» ), спирты С 24-34 (также четные ), насыщенные алифатические УВ С 25-31 (с нечетным числом атомов углерода «НЧ» ) - 0,01 до 0,3%. Воски нерастворимы в воде и, попав в осадок, могут долго не изменяться, не разрушаться бактериями. Фрагменты молекул восков часто отмечаются в составе горючих ископаемых. Высокомолекулярные н-алканы С 25-31 – истинные реликты. Для ОВ современных осадков и «молодых» нефтей характерно преобладанние нечетных н-алканов, поскольку при декарбоксилирование из «ЧТ» жирных кислот образуются «НЧ» н-алканы, кроме того в осадок переходят «НЧ» н-алканы.

Изображение слайда
23

Слайд 23

Примеры хроматограмм нефти Алканы С 14-34 Интерпретация состава По распределению н-алканов можно предположить тип исходного ОВ для нефти и в каких условиях оно накапливалось. фитан пристан морские водоросли воски растений воски растений морские водоросли 2,6,10,14-тетраметилпентадекан пристан фитан 2,6,10,14-тетраметилгексадекан

Изображение слайда
24

Слайд 24: Сложные липиды

Фосфолипиды содержат, кроме ацилов ЖК, фосфатную группу - фосфоглицериды – триглицериды, в которых два гидроксила этерифицированы высшими ЖК, а третий - фосфорной кислотой. Гликолипиды - сложные эфиры глицерина с двумя ЖК и углеводным комплексом ( остатки сахаров ). В ГИ – ацилы ЖК (R) при декарбоксилировании могут превращаться в алканы

Изображение слайда
25

Слайд 25: ФИТАНИЛЬНЫЕ ЭФИРЫ (липидолипоиды)

Предшественники регулярных и нерегулярные изопреноидов входят в состав мембран архебактерий (архи) – метаногенерирующих, термофильных, галофильных. Моноциклические циклопентановые нафтены могут попадать в ОВ осадков при деструкции фитанильных эфиров мембран клеток бактерий нерегулярная цепь регулярная цепь регулярный изопреноид - пристан нерегулярные изопреноиды * * ГИ

Изображение слайда
26

Слайд 26: липоиды

Примеры терпеноидов Фарнезол - изопреноидный спирт входящий в состав бактериохлорофилла : Фитол – предшественник регулярных изопреноидов Сквален С 30 Н 50 - биохимический предшественник пентациклических тритерпенов. Бактериогопанотетрол входит в состав мембран клеток бактерий – предшественник УВ ряда гопанов Липоиды- построены из изопреновых фрагментов - терпены и терпеноиды

Изображение слайда
27

Слайд 27: Стеролы С 27 -С 29

Нумерация атомов углерода в стеролах метильные радикалы А В C D 5 α (Н)Холестан- 3 β - ол

Изображение слайда
28

Слайд 28: Стеролы С 27 -С 29 и коратиноиды С 40

Примеры стероидов разных биопродуцентов холестерол (животные и растения) брассикастерол (диатомеи) стигмастерол (высшие растения) С 27 С 28 С 29

Изображение слайда
29

Слайд 29: Структурные формулы важнейших стероидов ЖВ

C 27 Структурные формулы стереоизомеров этилхолестанов в нефтях C 2 9 Отличаются стеролы положением и количеством двойных связей в циклах, количеством атомов углерода, наличием двойной связи в боковой цепи и стереоизомерией. Существует некоторая закономерность: стеролы С 29 преобладают в высшей растительности, С 28 – в водорослях, С 27 – в зоопланктоне и животных, хотя как видно из рисунка есть и отклонения от закономерности. C 2 8

Изображение слайда
30

Слайд 30: Природные стеролы

Отличаются стеролы положением и количеством двойных связей в циклах, количеством атомов углерода наличием двойной связи в боковой цепи и стереоизомерией. Стеролы входят в состав липоидов всех земных организмов. Существует некоторая закономерность: стеролы С 29 преобладают в высшей растительности, С 28 – в водорослях, С 27 – в зоопланктоне и животных, хотя есть и отклонения от закономерности.

Изображение слайда
31

Слайд 31: Важнейшие тритерпеноиды ЖВ

гаммацеран лупан гопан олеанан Большое число важнейших тритерпенов, обнаруженных в составе ЖВ организмов, являются прямыми предшественниками пентациклических нафтенов ОВ пород и нефтей.

Изображение слайда
32

Слайд 32: Диагенетическая и катагенетическая эволюция стероидов и гопаноидов

биостеран 5 1 4  17  20R (  ) Геостераны 5  14  17  20S- и 20R (  ) биогопан 17  21  (  ), Моретан 17  21  22 R (  ) нефтяные гопаны 17  21  22 R и 22 S (  ), бактериогопанотетрол Преобразование исходных биомолекул начинается в раннем диагенезе, где предшественники (спирты, кислоты, ненасыщенные УВ) превращаются в насыщенные УВ. Структура углеродного скелета и ориентация атома (Н) сохраняет биоконфигурацию. На стадии катагенеза биоэпимеры трансформируются в геоэпимеры

Изображение слайда
33

Слайд 33: Каротиноиды С 40

Изорениератен входит в состав зеленых серных бактерий, живущих в условиях сероводородного заражения. Каротиноиды С 40  -каротин Каротиноиды бывают двух типов: УВ - каротины и их кислородные производные - ксантофиллы. Фукоксантин придает специфическую окраску бурым водорослям: нефть

Изображение слайда
34

Слайд 34: Хлорофилл

Хлорофиллы - сложные эфиры сескви- и дитерпеноидных спиртов (фитола) и замещенных порфинов, основной фотосинтезирующий пигмент автотрофных растений и цианобактерий (в фотосинтезе участвуют также и каротиноиды), который поглощает свет и превращает его энергию в химическую. Фитольный «хвост» - предшественник регулярных изопреноидов нефти Порфиновое ядро – предшественник порфиринов нефти ДФЭП – DPEP Этио – Etio Фитан – С 20 Н 42 и его гомологи фитол Ni В зеленых наземных растениях содержится 0,5 – 1,5 % хлорофилла на сухую массу, в зеленых водорослях – 4 -5 %.

Изображение слайда
35

Слайд 35: Образование пристана и фитана

CH 2 OH Фитол Хлорофил – а Низкое Eh ( аэробн. ) Пристан ( изопреноид C 19 H 40 ) Фитан ( изопреноид C 20 H 42 ) Высокое Eh ( анаэробн. ) Пристан и фитан образуются из фитола (фрагмент молекулы хлорофилла) во время диагенеза. В аэробных условиях образуется пристан (реакция декарбоксилирования). В анаэробных – фитан (реакции восстановления).

Изображение слайда
36

Последний слайд презентации: Геология и геохимия нефти и газа: Образование пристана и фитана и их эпимеров ( R и S)

Дополнительный источник изопреноидов: фитан из фитанильных эфиров липоидов архебактерий, пристан из липоидов зоопланктона и витамина Е

Изображение слайда