中国石油吐哈油田分公司参数Ｓ１中的重烃校正系数

书文号：1673-8217 (2016) 01-0006-04 三塘湖盆地页岩油资源评价关键参数的修正 庆忠，刘俊田，张品，吴永富，彭亚中，赵旭臣（中国石油哈尔滨油田分公司, 新疆哈密 839009) 摘要：热解参数S 1 是表征页岩中游离烃含量的关键参数，其准确性直接影响页岩油资源潜力评价结果的可靠性。测量的 S 1​​ 需要针对轻烃和重烃损失进行校正。通过对三塘湖盆地芦草沟组原油的热解分析，初步证明热解参数为S 1 的重烃进入S 2 。重烃的修正系数为 1.2。通过对比松辽盆地青山口组一段相同成熟度和类型的泥岩修正系数变化曲线，确定芦草沟组泥岩S1轻烃修正系数为0.8。根据实验值和轻重烃修正系数，确定修正后芦草沟组页岩热解参数S 1 为3 S 1 。关键词：三塘湖盆地；芦草沟组；页岩油；轻烃的损失；重碳氢化合物的校正；热解实验 非常规油气受到了极大的关注[1]。国内外页岩气勘探开发的历史和成功案例表明[2-6]，非常规油气资源丰富，将成为未来最重要的勘探接替领域。

国内外研究表明，页岩气是以吸附、解离或水溶性的形式，没有运移出烃源岩的连续烃类聚集。当烃源岩处于生油窗的热演化阶段时，页岩气 岩石中存在的烃类呈液态，被称为“页岩油”[7]。目前，在阿巴拉契亚、墨西哥湾、西西伯利亚、松辽等盆地已发现页岩裂缝油气，从特殊泥岩裂缝中取油已成为共识[8]。王敏[9]通过研究指出，我国页岩气系统研发起步晚于国外，在勘探研究中借鉴美国页岩气研究思路是一条实用、快捷的途径。研究认为，美国的“页岩气”主要是指页岩地层中存在的吸附相、游离相甚至溶解相的天然气，强调吸附机理，而我国陆相页岩油勘探国家更关注游离烃的含量，而不是评价生烃潜力的有机碳含量参数。因此，修正游离烃关键参数在页岩油资源评价中显得尤为重要。 1 地质概况 三塘湖盆地位于新疆维吾尔自治区东北部，地史时期整体属于大陆边缘活动带。中部坳陷玛琅凹陷二叠系芦草沟组油气勘探自1998年开展以来，已探明含油面积71.2 km2，探明储油量5762×104 t。钻井揭示了丰富的油气资源，但很难获得工业油气。初步研究认为，油气藏类型为裂缝性泥岩储层。随着非常规油气勘探开发理论的发展和钻采技术的突破，2014年ML2井压裂后抽水，芦草沟组获得工业油流13.56 m3； 2015年部署马60H井钻井。 ,通过水平井技术攻关,芦草沟组获得了20t/d的稳定工业油流。

深入研究[10]表明，三塘湖盆地芦草沟组油藏属于页岩油范畴，为玛琅凹陷芦草沟组页岩油的全面有效开发提供理论支撑。勘探实践表明，玛琅凹陷二叠系油气主要产于芦草沟组。试油段岩性主要为钙质泥岩和白云质泥岩，TOC含量为1.38%-11.90%。整体而言，存储空间以矩阵空隙为主。在评价芦草沟组页岩油资源潜力时页岩油抽提，通常采用热解参数S 1 作为页岩中的残余烃含量来反映页岩的含油量。因此，热解参数S 1 能否客观地代表残余烃含量，直接影响页岩油资源潜力评价结果的可信度。但由于岩心储存条件、实验分析技术、干酪根吸附膨胀等因素的影响页岩油抽提，游离烃 S 1 存在轻烃和重烃的损失，实测值远低于地下实际值 [11] 芦草沟泥页岩S 1 的标定仍处于探索阶段。本文采用芦草沟组原油热解、泥页岩预抽和热解后实验、组分生烃动力学方法两种标定方法。 , 提出了一套轻、重烃热解参数 S1 的采收方法, 为芦草沟组页岩油资源潜力评价提供客观参数。收稿日期：2015-07-15 作者简介：钟庆，工程师，1981年出生，2006年毕业于中国地质大学（北京）地质学专业，目前从事非常规油气地质研究和探索。

资助项目：国家科技重大专项（2011ZX05001-002-004；2016ZX05001-003-006），中国石油天然气集团公司“新疆大庆”科技重大专项（2012E-34-04），中国石油第四石油与资源评估共同资助的天然气项目（2013E-050206）。石油地质与工程 2016 年 1 月 PETROLEUMGEOLOGYANDING VOLUME 30, ISSUE 1 2 原油热解实验 2.1 实验步骤 原油热解，根据实验结果确定 S 2 / S 1 的大小，不仅可以看到可溶性碳氢化合物是否S 1 可以进入S 2 峰，探索修正进入S 2 的游离烃S 1 的重烃含量的方法。目前的热解仪只适用于岩石的热解。根据裂解仪的结构和分析原理，探索用固体吸附剂作为原油的稀释剂和样品载体。为了选择稀释效果好的吸附剂，先后进行了两个阶段的实验研究。第一阶段分别称取2g用氯仿萃取的80目色谱硅胶和砂岩粉（粒径小于80目）作为吸附剂，对0.1g 12H井凝析油样品进行热解。结果表明，80目色谱硅胶作为吸附剂，有机物分布良好，回收率高，但Tmax值远小于实际值，说明有机物分布均匀性较差。

第二阶段分别称取2g 80目色谱硅胶和100-200目中性氧化铝作为吸附剂，称取马7井2059-2094m原油样品0.1g。由于三塘湖原油的粘度较高，如果将原油直接与吸附剂混合，原油的分散效果会很差。因此，称重吸附剂和原油后，加入适量的氯仿使原油和吸附剂混合。更均匀，溶剂蒸发后，制备好的样品连续平行分析3次。结果表明，100-200氧化铝粉作为吸附剂比80目色谱硅胶具有更高的回收率和更小的相对偏差，这意味着原油样品分布更均匀，效果更好。综合以上分析，优选100-200氧化铝粉作为吸附剂，对鲁1、马56、ML1、马7、鲁1015口井进行原油热解分析。 2.2 实验结论 热解分析结果表明（表1）烃源岩中相当一部分残余烃不是出现在S1，而是出现在S2。因此，S2 不仅仅意味着干酪根。裂解烃的数量，S1 远不能代表烃源岩中游离烃的数量。进入S2峰的原油重质组分占原油总量的66.3%-77.62%，平均为73.6%。 75. 平均S 2 /S 1 为2.96，说明芦草沟组原油重质成分高于轻质成分。上述实验虽然表明S 1 和S 2 存在误差，但不能作为烃源岩热解色谱参数标定的依据，因为烃源岩热解和原油热解的条件不同。

表1 原油热解色谱实验数据 井号 层数 井深/mS 1 /( mg · g -1 ) S 2 /( mg · g -1 ) S 2 / S 1T max / ( ℃ ) 回收率/ ％卢１Ｐ ２ｔ２５４６～２５５８ ４．７２１３．８２２．９３４４３９４马５６Ｐ ２ｔ２１４３～２１５１ ４．０６１４．６７３．６１４４３９０ＭＬ１Ｐ ２ｌ３４９９～３５０５ ５．８３１１．４７１．７２１４４４４７８８马７Ｐ ２ｌ７２０５９～２０５７Ｐ ２ｌ９２０５９～２０５７Ｐ ２ｔ２６４０ ~3670 4.6413.012.8144396 平均 4.20 11.80 2.96 444 893 S 1 重烃修正 S 1 是岩石样品在岩石热解器加热到 300 ℃前挥发的游离烃， S2 是 300-600 ℃的有机质裂解烃。比较提取前芦草沟组泥页岩样品的热解参数表明，氯仿提取后的S 2 值小于未提取的S 2 值。 Yan进行的实验结果是一致的。表明通过对岩石样品进行氯仿提取实验可以测定残油含量，氯仿提取工艺可以去除页岩样品中的残油。因此，表明S2中存在一些液态烃，在300°C之前无法蒸发。

在传统的资源评价过程中，热解S 1 通常用于表示残余烃，而忽略进入S 2 的重质烃（包括碳数较高的烷烃、芳烃和胶体、沥青质裂解烃）。因此，S 1 中重烃的损失可以通过将热解实验与氯仿萃取再热解实验相结合，并比较热解前后参数的差异来进行校正。 3.1 实验步骤 从三塘湖盆地芦草沟组泥页岩中采集8个岩心样品。实验分析流程如图1所示。同一岩样分为两部分，一是直接热解，二是氯仿沥青“A”萃取再热解。分析结果见表2。 3.2 实验结论 岩样经氯仿萃取后，残渣中仍有少量S 1 ，说明氯仿萃取后岩样中残留有少量轻烃。 S1 残留物的总和是烃源岩中游离烃的量。另外，将△S2+S1与“A”+S1残差比较，可以发现烃源岩的ΔS2+S1大于“A”+S1残差，说明三氯甲烷提取结果不能作为烃源岩ΔS 2 + S 1 可作为烃源岩中真正的游离烃含量。虽然S 1 的值随着成熟度的增加而急剧下降，但ΔS 2 变化不大，ΔS 2 / S 1 是成熟度的函数。变化范围不大，所以 7. 中青等。三塘湖盆地页岩油资源评价关键参数修正 表2 芦草沟组烃源岩热解实验数据 ( mg · g -1 ) ("A" + S1残差) / ( mg · g -1 ) ΔS 2 / S 1原始马54440.672.412.050.36马64420.250.050.540.83马74412.280.602.581.36马104428.2812.865.381.81马S 2 （烃源岩S 2 -氯仿萃取后的残渣S 2 ）——裂解S 2 中游离的烃类重质组分； S1 残渣——三氯甲烷萃取后烃源岩中的 S1 残留量 S1 original——萃取后烃源岩中 S1 的含量； ΔS2/S1 original——进入S2的游离烃与提取的烃源岩中S1的比值，即S1修正系数的重烃。

图1 实验分析流程示意图△S 2 / S 1 原始平均值可作为S 1 修正系数。结果表明，芦草沟组泥岩的ΔS 2 /S 1 为0.36～1.81，平均值为1.2，进入S 2 的游离重烃是S 1 的1.2倍。 4S1轻烃校正 由于页岩样品在热解实验前长时间暴露在空气中，残留烃的轻部分（C6-C13）已经挥发，需要进行轻烃补偿。闭式取心的方法不仅成本高，而且由于不同样品的丰度、类型和成熟度不同，轻烃含量也不同。因此，我国主要采用组分生烃动力学法回收轻烃。 [13-14]。该方法主要通过代表性样品的生烃热模拟实验（Rock-ever和PY-GC）分析不同组分在不同温度下的生成速率和生成量。显示恢复系数与页岩成熟度之间关系的图表。生烃热模拟实验设备包括高压釜、真空管、金管、Rock-Ever裂解仪和各种自制加热设备[15]。 Rock-Ever裂解仪可以准确量化轻烃C 6 -C 13 的相对含量温度变化曲线，高压釜只能量化气态烃C 1-5 和液态烃C 6+ 的含量变化曲线随着温度的升高，不能进行轻烃校正。只有高压灭菌器分析的数据可以作为参考。因此，我国其他油田同性质泥岩补偿系数可供参考。

轻烃的补偿修正因子（K light ）受成熟度和有机质类型的影响[16]。松辽盆地青山口组的主要烃源岩以深湖—半深湖泥岩和页岩为主，含油页岩，而三塘湖盆地的主要烃源岩芦草沟组不仅沉积在环境和岩性与青山口组一段相似，三塘湖盆地玉1井青山口组泥岩与马3井芦草沟组泥岩成熟度(T max )和有机质类型(HI )相似（表３），因此，三塘湖盆地芦草沟组泥岩轻烃修正系数可采用松辽盆地青山口组泥岩标定图（图2）。芦草沟泥岩成熟度组揭示轻烃，烃修正系数范围为0.6～0.9 表3 三塘芦草沟组泥岩地球化学参数对比u 松辽盆地青山口组盆地与泥岩 T max / ( ℃ ) S 1 / ( mg · g -1 ) S 2 / ( mg · g -1 ) S 3 / ( mg · g -1 ) HI ( mg · g -1 ) Fish 17 井 2043.3 K 2qn1 泥岩 3.92 443 1.57 27.02 2.21 589 Ma 3 井 1781.2 P 2l 泥岩 11.79 4451.27 62.620.715 531 注：S 2 ---裂解烃； S 3 ——死碳； HI ——氢指数。

综上所述，原油热解实验证明，S 1 部分重烃会进入S 2 峰，存在重烃损失，但实验条件与常规岩石仍有差异裂解，S 2 / S 1 不能作为重烃进入 S 2 的修正系数； S 1 的原始含量应包括三个部分，分别通过热解实验测得的S 1 量和通过提取前热解和生烃热模拟实验测得的重烃和轻烃的损失。 S 1 重烃和轻烃修正系数分别为1.2和0.8，即芦草沟组泥岩采收后S 1 含量应为S 1 的3倍。因此，在计算芦草沟组页岩油资源潜力时，S1应为3S1。 5 结论 （1）芦草沟组原油热解实验表明：300.8之前。石油地质与工程 2016 年第 1 期 图 2 轻烃修正系数与成熟度的关系 蒸发出，300℃后进入 S 2 。因此，页岩油资源潜力评价中的热解参数S 1 需要针对重质烃进行修正。受烃源岩热解和原油热解条件不同的影响，修正系数S 2 /S 1 不能作为烃源岩热解色谱参数标定的依据。 (2) 芦草沟组页岩油资源评价采用S 1 作为含油参数时，S 1 需对重烃进行修正，对轻烃进行补偿。对于重烃的校正，根据岩样提取前热解得到的S 2 残留量与提取后得到的S 2 残留量与提取前的S 1 之差ΔS 2 的比值进行校正。热解。修正系数Δ S 2 / S 1 原来是：1.2。

(3)页岩油资源潜力评价需要轻烃补偿。对比成熟度、类型相近的松辽盆地青山口组一段泥岩修正系数的变化曲线，认为芦草沟组泥岩S1轻烃修正系数为0.8。页岩S 1 轻重烃校正后的值为3 S 1 。参考文献 [1] 张新文，李继军，朱景修，等．泌阳凹陷页岩油富集段资源评价及有利区预测[J].断块油气田, 2014, 21(3): 301-304. [2] 朱彦和，胡千泽，陈桂华，等。北美A-29区块页岩油资源潜力分析[J].岩性储层, 2013, 25(3): 66-70. [3] 陈小智，陈桂华，肖刚，等。北美TMS页岩油地质评价及有利勘探区预测[J].中国石油勘探, 2014, 19(2): 77-84. [4] 王洪生，胡天岳．渤海湾盆地沾化凹陷页岩油形成影响因素分析[J].天然气地球科学, 2014, 25(1): 141-148. [5] 杨华，李世祥，刘咸阳。鄂尔多斯盆地致密油和页岩油特征及资源潜力[J].中国石油学报, 2013, 34(1): 1-11. [6] 王敏，陈翔，闫永新。南翔盆地泌阳凹陷陆相页岩油地质特征及评价[J].中国古地理学报, 2013, 15 (5): 663-671. [7]梁世军，黄志龙，刘波，等。玛琅凹陷芦草沟组页岩油形成机制及富集条件[J].中国石油学报, 2012, 33 (4): 588-594. [8] 邹才才，杨志，崔景伟，等。页岩油形成机理、地质特征及开发对策[J].石油勘探开发, 2013, 40(1): 14-26. [9] 王敏.页岩油评价关键参数及计算方法研究[J].中国沉积学杂志, 2014, 32 (1): 174-181. [10] 刘波，池耀奥，黄志龙，等。三塘湖盆地玛琅凹陷二叠系油气运移机理与页岩油富集规律[J].石油天然气地质学，2013 年，34 (6): 725-730。 [11] 李进进，卢双芳，陈国辉，等。大民屯凹陷E2S24段页岩油资源评价关键参数S1修正[C].北京：中国地球科学联合学术年会，2014. [12] 王安桥，郑保明。热解色谱分析参数的校准[J]．石油实验地质学, 1987, 9 (4): 342-350. [13] 黄文彪，邓守伟，卢双芳，等。页岩有机质非均质性评价及其在页岩油资源评价中的应用——以松辽盆地南部青山口组为例[J].石油和天然气地质学，2014 年，35（5）：704-711。 [14] 王敏，田山思，陈国辉，等。页岩中残余烃 (S1) 的脱烃损失和烃处理修正方法[J]. ACTAG 地质学报, 2014, 88(6): 1792-1796。 [15] 卢双芳，王敏，王跃文，等。封闭系统与开放系统仿真结果对比研究及其意义[J].沉积学报, 2006, 24(2): 282-288. [16] 薛海涛，田山思，卢双芳，等。页岩油资源定量评价关键参数选择与修正——以松辽盆地北部青山口组为例[J].矿物和岩石区域化学公报，2015 年，34（1）：70-78。编辑：李金华 9 庆忠等。三塘湖盆地页岩油资源评价的关键...