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近期，我們針對(duì)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)頁(yè)巖油層系開(kāi)展了四溫階密閉熱釋和比較熱解綜合分析方法定量評(píng)價(jià)了頁(yè)巖含油性特征。

（一）實(shí)驗(yàn)方法

此次頁(yè)巖含油量評(píng)價(jià)采用了現(xiàn)場(chǎng)四溫階密閉熱釋分析和室內(nèi)比較熱解分析相結(jié)合的方法。針對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)采集的新鮮巖心樣品，取約1克樣品開(kāi)展四溫階密閉熱釋分析。密閉熱釋分析后的樣品分為三份，分別進(jìn)行TOC含量，Rock-Eval和有機(jī)溶劑萃取實(shí)驗(yàn)，并對(duì)有機(jī)溶劑萃取后的樣品再次進(jìn)行Rock-Eval熱解實(shí)驗(yàn)。密閉熱釋分析主要用于準(zhǔn)確獲得游離油含量，比較熱解分析目的是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)束縛油含量。圖1簡(jiǎn)要描述了本次實(shí)驗(yàn)方法與流程。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)圖

四溫階密閉熱釋分析流程如圖2所示。新鮮出筒巖芯樣品取出后立即置于密封罐中，樣品密封罐轉(zhuǎn)移至低溫粉碎儀，先利用低溫裝置將密封罐冷卻至低于5℃，然后將罐內(nèi)樣品在密閉條件下進(jìn)行物理粉碎。隨后將密閉樣品罐轉(zhuǎn)移至烴類(lèi)含量檢測(cè)儀中，分別與載氣和FID檢測(cè)器相連。四溫階熱釋程序?yàn)椴患訙睾愣? min檢測(cè)Sg，升溫至90℃并恒定5 min檢測(cè)S0*，升溫至200℃并恒定10 min檢測(cè)S1-1，升溫至300℃并恒定10 min檢測(cè)S1-2，升溫速率為50℃/min。根據(jù)前人研究成果，200℃之前檢測(cè)到的烴含量認(rèn)為是實(shí)際可動(dòng)頁(yè)巖油的含量。密閉熱釋獲得總熱釋烴量為所有溫度段獲得的烴含量總和。

圖2 四溫階密閉熱釋分析流程簡(jiǎn)圖

Rock-Eval分析程序?yàn)?00℃并恒定3 min檢測(cè)S1，以25℃/min升溫至600℃并恒定1 min檢測(cè)S2。未萃取樣品的S1值添加到密閉熱釋烴總量，表示樣品的游離油含量。樣品萃取前后S2值的差異表示束縛油含量，萃取后樣品的S2值才真正反映樣品的干酪根裂解烴含量。

（二）含油量特征

四溫階密閉熱釋檢測(cè)的四個(gè)峰烴含量與TOC含量之間具有較好的線性正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明有機(jī)碳含量是巖石具有含油性的基礎(chǔ)條件。另外，4中不同賦存形式的烴含量均與Y軸之間具有正截距，即TOC含量為0時(shí)，巖石中具有一定的含油量，側(cè)面說(shuō)明這一套頁(yè)巖層系具備一定的排烴效應(yīng)，具有現(xiàn)實(shí)可動(dòng)用潛力。

圖3

可動(dòng)油、熱釋總烴和游離油含量均與TOC含量之間具有很好的線性正相關(guān)關(guān)系，且與Y軸之間具有正截距。束縛油含量與TOC含量之間也具有正相關(guān)關(guān)系，但更符合指數(shù)或是冪函數(shù)變化趨勢(shì)，基本經(jīng)過(guò)原點(diǎn)附近，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)對(duì)烴類(lèi)的吸附作用是占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的。

圖4

總含油量與TOC含量之間同樣具有線性正相關(guān)關(guān)系，1克有機(jī)碳對(duì)應(yīng)約0.3克頁(yè)巖油含量。假設(shè)頁(yè)巖不含TOC，1克頁(yè)巖中含有2.5毫克油。實(shí)際上，當(dāng)TOC含量小于2.5%時(shí)，頁(yè)巖中的含油性特征差異非常小，在圖3和圖4中同樣反映了相同的現(xiàn)象。若以TOC含量小于2.5%的數(shù)據(jù)來(lái)分析，不含TOC的頁(yè)巖含有約7.4毫克的頁(yè)巖油。束縛油含量與總含油量之間具有良好的線性正相關(guān)關(guān)系，實(shí)際上是有機(jī)碳發(fā)揮的主要作用。但當(dāng)TOC含量小于2.5%時(shí)，頁(yè)巖中的束縛油含量非常低（圖4）。另外，當(dāng)巖石中不存在束縛油時(shí)，1克巖石中已含有約7毫克的油（圖5），這些油以游離態(tài)賦存于頁(yè)巖中。產(chǎn)生以上含油性特征，我們認(rèn)為頁(yè)巖層段內(nèi)存在排烴效應(yīng)，高TOC含量的層段生成更多的烴類(lèi)物質(zhì)，而向低TOC含量的層段充注油氣。

可動(dòng)油含量和游離油含量與總含油量之間更符合冪函數(shù)增長(zhǎng)，游離油的增加是具有一個(gè)極限的，超過(guò)極限值巖石發(fā)生排烴作用。因?yàn)橛坞x油含量與頁(yè)巖孔隙空間有關(guān)，超出頁(yè)巖孔隙空間所能容納的含量，原油會(huì)排入鄰近地層。高TOC含量的頁(yè)巖更易發(fā)生烴類(lèi)排出作用。

圖5

含油性縱向分布更能清晰描述頁(yè)巖層段內(nèi)油氣運(yùn)移方向，發(fā)生層內(nèi)油氣運(yùn)移必定存在巖相上的非均質(zhì)性?？v向上來(lái)看，該井TOC含量低于2.5%的頁(yè)巖層段為層內(nèi)油氣充注區(qū)。巖相上來(lái)說(shuō)，油氣充注區(qū)可能為粉砂質(zhì)泥巖，儲(chǔ)層孔隙度和滲透率可能優(yōu)于純泥巖層段。從含油性來(lái)看，高TOC含量的泥巖層段含有更豐富的游離油。

圖6