Гопаны в нефтях и методика их изучения
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
Курсовая работа
Гопаны в нефтях и методика их изучения
Оглавление
Введение
Происхождение гопанов
Структура гопанов
Общие сведения о гопанах
Методика изучения гопанов
Применение гопанов
Заключение
Список литературы
Введение
Целью написания данной курсовой работы является рассмотрение одной из групп углеводородов-биомаркеров - группы гопанов и методики их изучения, в частности хромато-масс-спектрометрии.
Что же такое углеводороды-биомаркеры?
Высокомолекулярные насыщенные углеводороды, обнаруженные в нефтях, унаследовавшие липидную часть живого вещества называются биомаркёрами. В составе исходного живого вещества, участвующего в нефтеобразовании, доминирующая роль принадлежит липоидиновым компонентам (липидам и липоидам). В ходе диагенетических и катагенетических преобразований липиды превращаются в насыщенные алкановые и циклоалкановые, а также моно-, ди-, тетрациклические и полициклические ароматические углеводороды.
Биомаркеры используются, чтобы коррелировать нефти друг с другом и с их нефтематеринскими породами, таким образом, углубляется понимание строения резервуаров, путей миграции и возможных подходов при проведении поисково-разведочных работ. Биомаркеры могут использоваться, чтобы оценить степень преобразованности и (или) биодеградации, таким образом, предоставляя важнейшую информацию, необходимую чтобы правильно оценить распределение и продуктивность бассейнов. Биомаркеры дают важнейшую информацию относительно региональных изменений типов нефтей и нефтематеринских пород, контролирующихся генотипом органического вещества и условиями обстановок осадконакопления. Наконец, биомаркеры предоставляют возможность лучше понять кинетику нефтеобразования и теплового режима бассейна. [4]
В составе биомаркеров в наибольших концентрациях встречаются: нормальные алканы, стераны, трициклические и тетрациклические терпаны, гопаны и некоторые другие углеводороды. В настоящее время определено более 600 биомаркёров, наиболее изученными из которых являются стераны, изопренаны и терпаны.
Происхождение гопанов
Гопаны достаточно распространены в осадках и нефти, потому что гопаноидные предшественники являются важными компонентами мембран в живых клетках, устойчивыми к биодеградации в течение диагенеза.
Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт-бактериогопантетрол (рис.1), имеющий 35 атомов углерода в молекуле, и некоторые другие биогопаноиды, которые в процессе диа-, катагенетической эволюции осадков теряют гидроксильные группы (в случае спиртов) или декарбоксилируются (в случае кислот) и в древних осадках, углях, горючих сланцах и нефтях присутствуют в виде углеводородов гомологического ряда гопана. Гопаны в растениях и грибах достаточно редки. Их обнаружили в некоторых тропических деревьях и травах, а также в папоротниках. У бактерий, синезеленых водорослей и лишайников синтез гопаноидов занимает ведущее место в изопреноидном метаболизме. Они входят в состав клеточных мембран и выполняют функции, подобные растительным и животным стеринам.
Рис.1. Происхождение гопанов в нефти из бактериогопантетрола (1) найденный в липидных мембранах прокариотических организмов. Стереохимия обозначена пустой (а) и черной (в) точками (водород направлен в и из страницы. Соответственно). биологическая конфигурация [17? (н), 21? (н), 22r] наложена на бактериогопантетрол, и непосредственно насыщает продукт (2) ферментами живых организмов, неустойчива в течение катагенеза и подвергается изомеризации до геологических конфигураций (3,4,5). 17?,21? (н) углеводороды (з) называются моретанами, в то время как все остальные гопанами(2,4,5).[4]
Биологическая конфигурация почти плоская, хотя плойчатость связей углерод-углерод в кольцах приводит к трехмерной форме. Подобно стеролам, бактериогопантетрол является амфипатическим, потому что содержит как полярные, так и неполярные концы (рис.2). Неполярный конец гидрофобен, и таким образом, нелегко связывается с водой или другими полярными растворителями. Полярный конец, однако, является гидрофильным, и легко растворим в воде. В клеточной мембране гидрофобные концы липидов расположены внутрь к центру липидного двойного слоя, и полярные концы обращены к водной среде окружающей клетку или цитоплазму внутри клетки. [4]
Рис.2. Бактериогопантетрол [4].
Плоская конфигурация и амфипатический характер необходимы бактериогопантетролу, чтобы встраиваться в липидную мембранную структуру. Так как это стереохимическое расположение термодинамически неустойчиво, диагенез и катагенез бактериогопантетрола приводят к преобразованию 17? (Н), 21? (Н) предшественников в 17? (Н), 21? (Н)-гопаны и 17? (Н), 21? (Н)-моретаны. [1]
Структура гопанов
Структура цилопентанопергидрохризена - основа гопанов, то есть гопан состоит из четырёх сжатых циклогексиловых колец, каждое из которых в форме кресла и сжатого циклопентилового кольца (рис.3).
Рис.3. Структура гопанов [2].
Изопреновые звенья служат основой в структуре (Изопрен (метилбутадиен) - основной структурный блок, состоящий из пяти атомов углерода, который найден во всех биомаркерах). Между изопреновыми звеньями связь в гопанах голова к хвосту и и?/p>