烃源岩有限空间热解生油气潜力定量评价研究.pdf

第 3 3卷第 5 期 2 0 1 1年 1 O月 石 油 察 劈 弛 届 PETROLEUM GEOLOGY EXPER1 M ENT Vo1 ．3 3． No． 5 Oc t ．． 2 01 1 文章编号 1 0 0 1 ～6 1 1 2 2 0 1 1 0 5 0 4 5 2 0 8 烃源岩有限空间热解生油气潜力定量评价研究 郑伦举 ， ， 马中良 。 ， 王 强 。 ， 李志明 。 1 ． 中国地 质大学 武汉构造与油气资源教育部重点实验室 ， 武汉4 3 0 0 7 4 ； 2 ． 中国石油化工集团公司 油气成 藏重 点实验室 ， 江苏 无锡 2 1 4 1 5 1 ； 3 ． 中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发 研究 院 无锡 石油地质研究 所 ， 江苏 无锡 2 1 4 1 5 1 摘要 利用无锡 石油地质研究所研制的地层孔 隙热 压生排烃模拟仪 ， 选用泌阳凹陷核三段未成熟深灰色泥岩 ， 采用分温 阶连续 递 进有限空间热压生烃模拟实验方法 ， 获得了 1 1 干酪根在不同成熟时期 的阶段与 累计生油 、 生气与生烃产率 。通过与开放体系的 Ro c k E 1 热解生烃动力学对 比研究 ， 首次建立了一套在有 限空间条件下烃源岩生油气潜 力评 价方法 ， 提 出了以下干酪根生烃 潜力评价参数 ①残留油潜量 与指数 ； ②干酪根生油潜量与指数 ； ③干酪根生气潜量 与指数 ； ④干酪根总生烃潜量与指 数； ⑤最大 生油温度与反射率 、 最大生气温度 与反射率及最高生烃温度与反射率 。借助这些生烃评价指标能定量评价 干酪 根在某个演化 阶 段生“ 油” 、 生“ 烃气” 和生烃潜力 ， 描述其生油气过程 。 关键词 有 限空间生烃模拟 ； 烃源岩 ； 油气潜 力； 定量评价 中图分类号 T El 2 2 ． 1 文献标识码 A Qu a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n o f h y d r o c a r b o n y i e l d i n g p o t e n t i a l o f s o u r c e r o c ka p pl i c a t i o n o f p y r o l y s i s i n f i n i t e s p a c e Z h e n g Lu n j u _ u ．Ma Z h o n g l i a n g ～，Wa n g Qi a n g ，Li Z h i mi n g ’ 。 1 ． Ke y L a b o r a t o r y o f T e c t o n i c a n d Pe t r o l e u m Re s o u r c e s o f Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n，C h i n a U n i v e r s i t y o ／ ’ Ge o s c i e n c e s ， 口 ， H 4 3 0 0 7 4 ，C h i n a ；2 ． Ke y La b o r a t o r y o f P e t r o l e u m Ac c u mu l a t i o n， SI NOP EC，Wu x i ， J i a n g s u 2 1 4 1 5 1 ，C h i n a ； 3 ． W RP s e a r c h I n s t i t “ t P 0 f Pe t r o l e u m Ge o l o g y，S I NOPE C， Wu x i ，J i a n g s u 2 1 4 1 5 1 ，C h i n a Abs t r a c t W i t h t he f o r m a t i o n po r os i t y t he r mo c o m p r e s s i o n s i m ul a t i o n e xp e r i m e nt i n s t r u m e n t d e s i g ne d b v W u x i Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m Ge o l o g y ，i mma t u r e p e r s e mu d s t o n e s f r o m t h e 3 r d me mb e r o f H e t a o y ua n Fo r ma t i o n i n t h e Bi y a n g Sa g we r e py r o l y z e d i n f i ni t e s p a c e a nd wi t h p ha s e d，c on t i n uo us a nd p r o g r e s s i v e t e mp e r a t u r e ．Th e s t a g e a n d t o t a l p r o d u c t r a t e s o f o i l ，g a s a n d t o t a l h y d r o c a r b o n o f t y p e 1 I l ke r og e n d ur i ng d i f f e r e n t e v ol u t i o n s t a ge s we r e c a l c ul a t e d ． Co m p a r i s on wa s ma d e b e t we e n t he a bo ve me n t i o n e d me t h o d a n d t h e c o n v e n t i o n a l o p e n s y s t e m Ro c k E v a l e x p e r i me n t ． A n e w e v a l u a t i o n me t h o d t o s t u d v h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n p o t e n t i a l i n f i n i t e s p a c e Wa S p u t f o r wa r d ．Th e f o l l o wi n g p a r a me t e r s we r e u s e d t o j u d g e t h e h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n p o t e n t i a l o f k e r o g e n ．1 Re s i d u a l o i l p o t e n t i a l a n d i n d e x ． 2 Oi l g e ne r a t i o n po t e nt i a l a nd i n de x of ke r o ge n ． 3Ga s ge n e r a t i on p ot e nt i a l a nd i nd e x o f ke r o g e n．4 To t a 1 h yd r o c a r b on g e n e r a t i on po t e n t i a l a n d i n de x of ke r o ge n． 5 M a x i mum t e m p e r a t u r e s I o r o i l ， g a s a n d t o t a l h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d r e f l e c t a n c e ．Qu a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n o f o i l ，g a s a n d t o t a l h y d r o c a r b on ge ne r a t i o n p ot e nt i a l o f ke r o ge n du r i ng c e r t a i n s t a ge wa s ma d e， a nd t h e g e ne r a t i o n p r oc e s s wa s d e s c r i be d us i ng t h e p a r a m e t e r s ． Ke y wo r d s hy dr o c a r bo n g e ne r a t i o n s i m u l a t i o n i n f i ni t e s p a c e； s o ur c e r oc k； hy dr o c a r bo n ge ne r a t i o n po t e nt i a l ；q ua n t i t a t i v e e v a l ua t i o n 利用有机质热解生烃模拟实验研究烃源岩在 不同成岩演化阶段油气的形成与转化过程 ， 对于确 定烃源岩层系的生油气期 ， 评价其生油气潜能 ， 建 立油气生成的产率模式 ， 进而为盆地生油气量的计 算和资源评价提供定性和定量依据具有重要意义。 现有 的烃 源岩 生烃 能 力 评 价方 法 从 原 理上 可 以归 纳为化学动力 法和成 因体积法 卜 。化学动力法 是 以于酪根热降解的化学反应建立油气生成 的数 收稿 日期 2 0 1 1 一O 5 0 9 ； 修订 日期 2 0 I i 一1 0 1 0 。 作者简介 郑伦举 1 9 6 6 ， 男 ， 博 士研究生 ， 高级工程师 ， 从事油气地球化学实验研究。E ma i l z h e n g lj ． s y k y s i n o p e c ． c o rn。 基金项 目 中国石化科技部项 目 P 1 1 0 6 0 ， P 0 8 0 6 0 资助。 第 5 期 郑伦举 ， 等．烃源岩有 限空 间热解 生油气潜 力定 量评 价研 究 4 5 3 学模型， 根据干酪根的活化能、 频率因子和古地温模 拟计算烃源岩有机质的产烃率口 ] 。成因体积法是在 不 同类型 有 机 质模 拟 实 验 的产 烃 率 曲线 图版 基 础 上 ， 通过烃源岩埋藏史、 热演化史恢 复的 TT I R 。 值来确定烃源岩有机质的产烃率 ， 然后根据实际烃 源岩厚 度、 有机碳 含量 等参数 计算 生油 、 生气 强 度 口 ] 。无 论 采用 那种 评价 方法 ， 均需 要 在烃 源岩 油 气 生成 模拟 实验 基 础 上 获 得 不 同演 化 阶段 的油 气 产 率 ， 建 立 烃源 岩生 烃动 力学 模 型或生 烃产 率数 学 模 型 。然 而 由于受 实 验 装 置 的 限制 以及 对 油 气 形 成 机理 认识 上 的差异 ， 目前大 多数 热解 生烃 模拟 实 验 是在 比样 品孔 隙 空 间 大 得 多 的完 全 密 闭或 开 放 的容器 中， 在不施加载荷压力和流体压力的条件下 进 行 的 ， 主 要 只强 调 了 物质 基 础 如 有 机 质 丰 度 、 干 酪根 类 型等 和地 温 场条 件 ， 并 没有 深 入 思 考 油 气 生成 过程 中温度 、 孔 隙空 间 、 孔 隙流 体 地 层 水 和流体 压力 等边 界条 件 的共 控作用 ， 与 烃源 岩在 地 质埋藏条件下的实际演化过程差异很大， 势必会影 响到有 机 质 的 演 化 历 程 、 所 生 油 气 产 物 的组 成 和 量 ， 在 此基 础上所 建 立 的各种 烃源 岩生 油气 潜力 评 价 方法 也 就值得 商榷 了。 本 文依 据 关 德 范 等 提 出 的烃 源 岩有 限 空 间生油 的理 论思 维 和定量 模 型 ， 利 用无 锡石 油地 质 研究所研制的地层孔隙热压生排烃模拟仪 ] ， 选用 泌 阳凹陷 核三段 未成 熟深 灰 色泥 岩 ， 采 用分 温 阶连 续 递进 有 限 空 间 热 压 生 烃 模 拟 实 验 方 法 ， 获 得 了 Ⅱ 型干 酪根 在不 同成 熟 时期 的阶 段 与 累计 生 油 、 生 气与 生 烃 产 率 ， 通 过 与 开 放 体 系 的 Ro c k E v a l 热解生烃动力学对比研究 ， 初步建立了一套在有限 空 间条 件下 烃源 岩 中干 酪根 生油气 潜力 评价 方 法 。 1 模拟实验装置 、 流程与样 品 1 ． 1 地 层 孔 隙热压 生 、 排 烃模 拟 实验 烃 源岩 热解 生 、 排烃模 拟 实验 是在 实验 室 内借 助 仪器设 备 ， 在短 时 间 内通过 高温 高压 作用 “ 再 现” 地 质条件 下 烃 源岩 的油 气 生 成 过 程 。然 而 现 有 的 热 解生 烃模 拟装 置 在 实 验 条件 的设 置 方 面 未 将 温 度 、 时 间 、 压 力 、 流 体性 质 、 矿 物 介 质 和 生烃 空 问 等 边界条件作为一个整体加以综合考虑 ， 与地下实际 演化条件存在较大差异[ 7 ] 。R o c k E v a l 热解仪 是 有机 质在 无压 、 无水 及无 穷 空 间 开放 中进行 的 热降解反应 ； 玻璃管或金属高压釜模拟实验一般是 在低流体压力 、 无静岩压力 、 少量水或水蒸气及较大 的生烃空间 远大于孔隙空间 中进行 的热降解反 应 。从 现有 的认 识 水平 可 知 烃 源 岩 生烃 演化 的实 际地质条件是 在有 限的孑 L 隙空 间 中， 在有 液态 地 层 水 和矿物介质参 与 下 ， 在相 对低 温 6 0 2 0 0℃ 、 较 高 孔 隙流体 压力 3 0 ～ 1 2 0 MP a 和静 岩压 力 6 0 ～ 2 0 0 MP a 等因素直接或间接作用下 ， 在地质 时间 尺 度 内沉积 岩 中的有 机质 在 经 历 了一 系 列 复 杂 的 生 物化 学与 物理 化 学 作 用 之后 才 生 成 油气 的 。地 质 条件 下烃 源岩 的生 烃过程 既不 是完 全封 闭 ， 也不 是 完全 开放 ， 而是 一 个 温 度 压力 共 控 、 多 种 流 体共 存 、 受一定空 间限制 孑 L 隙、 裂缝等 的半封闭一半 开 放边 生边 排 的过程 。基 于这种认 识 ， 无锡石 油地 质 研究 所 设 计 研 制 了 地 层 孔 隙 生 排 烃 模 拟 实 验 仪 [ 7 ] ， 并 形成 了独具 特 色 的有 限空 间热解 生排 烃模 拟 实验 技术 。这 种 生 排烃 模 拟 实 验属 于 可 控 生排 烃 体 系 ， 是 在保 留烃 源岩原 始矿 物组成 结构 和有机 质 赋存 状态 、 在 与孔 隙空 间接 近 的生烃 空 间 V 中 完 全充 满高 压液 态水 地层 流体 L 、 同时 考虑 到 与 地 质条 件相 近 的上覆 静 岩 压力 P 、 地 层流 体 压力 P 和围压 P 的 条件 下 所 进 行 的有 机 质 高 温 T 短 时 间 t 热 解 生 烃 反 应 及 可 控 压 差 排 烃 模 拟 实 验 ， 即 P V T t L 共控 条 件 下 的烃 源 岩 生 、 排 烃 模拟实验。 1 ． 2 模 拟 实验 条件 与流 程 1 ． 2 ． 1 模 拟 实验 条件 本次 有限空 间模 拟实 验采 用人 工压 制 小岩 心 ， 直 径 3 ． 5 c m； 与地质 条件相近 的地层 流体 压力 2 1 ～ 6 9 MP a 、 上覆静 岩 压 力 3 9 ～1 4 2 MP a ， 相 当于 地 下埋 深 l 6 0 0 5 5 0 0 m 以上 ； 模拟 温度 为 2 7 5 ～5 0 0 ℃ ， 相 当于从 未熟 到高过成熟 ， R 。 在 0 ． 4 ～3 ． 5 9 ／ 6 ； 岩石样品孔隙中完全充满高温高压液态地层水； 与 孔 隙空间 接 近 的生 烃 空 间， 1 5 0 g样 品 生烃 空 间 在 1 6 2 5 mL之间， 相当于孑 L 隙度在 2 5 ～6 0 。不 同温阶下有限空间生烃模拟实验边界条件参照了泌 阳凹 陷 核 三 段 烃 源 岩 层 系 的 埋 藏 史 与 热 演 化 史[ 9 ， 见表 1 。 1 ． 2 ． 2模 拟 实验 流 程 为 了进 一步 深 入 剖析 干 酪根 在 受 热加 压 条件 下的生烃演化过程 ， 获得其阶段油、 气、 烃产率 ， 建 立 烃源 岩生 烃潜力 评 价方法 ， 基 于对沉 积有机 质 的 多 元连续 递 进成烃 演 化过程 的认识 ， 本 次研究 设计 了一种分温阶连续递进热压 生烃模 拟实验方案 。 其实验流程是首先将 未成熟原始岩样用氯仿 抽提 沥 青“ A” 后 ， 加 热 到设 定温 度 和压 力 ， 恒 温 4 8 h后 降温收集气体和排出油， 并对其残样进行抽提 ， 除 去 干酪 根在 此温度 压力 下生 成 的可溶有 机质 ， 再用 此 抽 提后 的残样 进 行下 一个 更 高温 度 阶段 的 热压 4 5 4 石 油 褒 骀 弛 届 第 3 3 卷 取 表 1 有 限空间生烃模拟 实验边界条件 Ta b l e 1 Ex pe r i me nt a l c o nd i t i o ns o f hy d r o c a r bo n g e ne r a t i o n s i mu l a t i o n i n f i ni t e s pa c e A ⋯ 一⋯～ ⋯ ⋯ _＼ _ 0 __ l ， | ， ／| 一⋯ | r| 生烃过程 a n 温1 f 一 一 完全排烃过程 气液产物收集和残渣可溶有机质抽提 、 埋 深 图 1 分温阶连续递进有限空间热解 生排烃模拟实验所表示的生烃史示意 Fi g． 1 Hyd r o c a r bo n g e ne r a t i o n h i s t or y s i mul a t e d i n f i ni t e s p ac e a nd wi t h ph as e d，c o nt i nu ou s a n d pr o gr e s s i v e t e m p e r a t u r e 。 1 。 2 。 3 “ ； i ； i 。 生烃 模拟 ， 再 次完 全排 烃 指排 出在 该 温 压 阶段 已 生成 的全 部气 体 和可 溶 有 机质 后 ， 用 残样 再 进 行 下一个更高演化阶段 的热解生烃模拟实验， 依次类 推 ， 这种模 拟 实验方 式所 表示 的烃 源岩生 烃演 化过 程如 图 1所示 。这种生排烃模拟方法为单温度点 边生边排烃 ， 可以获得干酪根在不同演化阶段的阶 段生气 、 生油以及生烃量 。 烃源岩有限空间生排烃模拟实验流程一般包 括样 品制备、 装样 、 加温加压、 取样与产物地化分析 等步骤 。 1 制样装样 考虑到烃源岩的非均质性 ， 将样 品粉碎到 6 0目用氯仿抽提除去可溶有机质 ， 充分 混匀 以确保样 品的均一性 与代表性。将抽提过 的 岩样 装入样 品室 ， 用 一定 的机械 压力压 制成 直径 为 3 ． 5 c m 的小 圆柱 体岩心 。 2 加 温加 压模 拟 ①试 漏 将装有 岩 心样 的样 品 室安 装 在 反 应 釜 中， 施 压 密 封 后 ， 充 人 5 ～ 1 O MP a的惰性气体 ， 放置试漏 ， 待不漏后 ， 放 出气体， 用 真空泵 抽真 空后再 充气 ， 反 复 3 ～5次 ， 最 后抽 成 真 空 。② 注水 用高 压泵 注入 6 0 ～ 8 O MP a的高 压 水 ， 让压 制 的岩 心样 孔 隙空间 中被水 完全 充满 。为 了确保整个生烃过程 中生烃空 间被高压液态水所 充满 ， 升 温之前 流体 压 力 不低 于 2 ～3 MP a 。③ 压 实 升温 启 动机 械加 压装 置对 岩心样施 加设 定 的静 岩压力进行压实， 同时启动温度控制器和加热炉按 1℃／ mi n的升温速率 升至设定 的温度 ， 达到设定 温度 后再 恒温 4 8 h进 行有 限空 间生 烃模拟 实验 。 3 产 物 收集 与定 量 分 析 ① 气 体 与排 出油 的 收集定量 待整个反应体系温度 降到 1 5 0℃时， 打 开排烃阀门排出油气水混合物 ， 通过冷阱分离油水 与气体 ， 被冷冻 的油水混合物用有机溶剂萃取分离 油水获得排出油； 气体 经计量体积后 收集 ， 再用气 相色谱仪分析其成分 ， 计算各气体物质的量。②残 留油与固体残样的收集定量 每次模拟后的烃源岩 残样称重后 ， 用氯仿抽提沥青 “ A” ， 即为残 留油。 并取少量样品进行全岩反射率测定 ， 获得相应的镜 质体反射率值 。残留油与排出油之和为总油 ， 总油 与 烃气之 和 为总烃 。 1 ． 3模 拟实 验样 品 实验样品 泌 2 1 5 为泌阳凹陷泌 2 1 5 井核三段的 未成熟深灰色 泥岩， 埋深 1 5 3 2 ． 5 m， R 一0 ． 3 5 ， H ／ C和 o ／ c 原子比分别为 1 ． 2 7和 0 ． 0 9 ， 热解氢指数 H 6 8 4 m g ／ g ， T o C 一3 ． 2 2 ， 沥青“ A” 为 0 ． 0 4 1 9 ， T m 4 4 5℃ ， S l O ． 0 9 mg ／ g ， S 2 2 2 ． 3 0 mg ／ g ， 该 烃 源 岩 的干酪 根类 型为 Ⅱ 型 ， 基 本 上 可 以代 表 中 国 东部陆相断陷盆地发育的湖相优质烃源岩。 为 了对 比研 究 开放 体 系热 解 与有 限空 间热 解 生 烃 产 率 与 演 化 过 程 的 差 异 ， 本 次 研 究 还 利 用 Ro c k E v a l 6型 热解 仪 和 Op t k i n动 力 学软 件 ， 选 择 5 ， 1 5 ， 2 5℃／ mi n 3种升温速率对同一个样 品进 行了动力学分析 ， 获得了其瞬时产烃率与累计产烃 率 曲线 。 2 分阶段连续递进有限空间热解生烃特征 图 2是泌 2 1 5井核三段未成熟深灰色泥岩采 用分温阶连续递进有 限空间热解模拟实验所得到 的阶段生气 、 生油与总生烃产率与成熟度的关系曲 线。 从 中可知 ， 该 深灰 色泥岩 的阶段烃气 、 总油与 第 5 期 郑伦举 ， 等．烃源岩有 限空 间热解 生油气潜力定 量评 价研 究 4 5 5 图 2 分温阶连续递进有 限空间热解 模 拟实验阶段生油 、 生气 与总生烃产率 Fi g ．2 St a ge p r o du c t r a t e s of oi l ，g a s a nd t ot a l h y d r o e a r b o n s i m u l a t e d i n f i n i t e s p a c e a n d wi t h p h a s e d，c o n t i n u o u s a n d p r o g r e s s i v e t e mp e r a t u r e 总烃产率随热演化程度的增加 ， 均呈现出明显的阶 段性变化趋势， 即存在 阶段性 的生油、 生气与总生 烃高峰值 。 Ⅱ 型干 酪 根 经 过 人 工 加 温 加 压 之 后 具 有 以 下 生油 、 生气 特征 1 烃气产率特征 Ⅱ 型干酪根随着成熟度 的提高 ， 明显地存在 3个相对的阶段生气高峰值范 围， 对应 的镜 质体反射率 分别 为 0 ． 6 1 V 00 ， 0 ． 9 8 ， 1 ． 8 3 ％ 图 2 a ， 这 正好 与 干 酪 根 成 熟 早 期 生 成 热 催化 过渡 带 气u 、 成 熟 期 间 生 成 正 常 原 油 伴 生 气 和高成熟期生成正常凝析油伴生气相对应 。但与 传统生油理论认识不一致的是“ 生气死亡线” 并没 有出现在 R。 一2 ． 0 附近， R。 一3 ． 0 时这个 阶段 的烃气产率值在累计烃气产率 中所 占百分 比超过 1 O 9 ／ 6 图 2 a ， 3 a ， 说明在该成熟度时的干酪根仍然 具有一定 的产 烃气潜力 。即使 在 R。大于 3 ． 0 时 ， Ⅱ 型干酪根 阶段烃气 产率还有 增大 的趋势 图 2 a 。 2 总油产率特征 阶段总油产率存在 2 个相对 高峰值范围， 对应的镜质体反射率分别在 0 ． 4 4 ～ 0 ． 5 3 和 0 ． 6 1 ～1 ． O 8 图 2 b ， 正好与传统的未 熟一 低熟 油及 成熟“ 生 油窗 ” 的成熟 度 范 围一 致 。 当 R。 ≤0 ． 6 1 时 ， 此 低成熟 演化 阶段 干酪根 生油 量 只 占 累 计 生 油 量 的 大 约 2 5 ； 在 0 ． 6 1 1 ． O 8 之后 ， Ⅱ 型干 酪根 剩 余生油潜力已不足 5 图 4 ， 这与经典的干酪根生 油学说一致。但与传统的基于开放体系或封闭体系 热解模 拟实验结果 对干酪根生烃 演化过程 的描述 相 比， 有限空间热解模拟实验结果能更加精细地刻画 干 酪根在不 同演 化阶段 的生油 、 生气 以及生烃过程 。 3 总烃产率特征 通过对比阶段烃气产率、 总 油产率和总烃产率值 的相对大小 图2 ， 可 以看出 ， ● 料 ．}L 要 f 曲 槲 昀 8 0 00 05 1 0 1 5 20 25 3 ． 0 3 5 R 。 ／ ％ 0 ． 0 0 5 1 ． 0 1 ． 5 2 0 2 5 3 ． 0 3 , 5 R o ／ ％ 图 3 分温阶连续递进有限空间热解 模拟实验 累积生油 、 生气 与总生烃产率 Fi g ．3 Ac c u m u l a t e d pr od uc t r a t e s o f oi l ，g a s a nd t o t a l hy dr o c a r b on s i mul a t e d i n f i n i t e s pa c e a nd wi t h p ha s e d，c on t i nu ou s a n d pr o gr e s s i v e t e m p e r a t u r e 图 4 分温阶连续递进有限空间热解 模 拟实验不同演 化阶段生烃转化率 Fi g ． 4 Hy d r o c a r b o n c o n v e r s i o n r a t e d u r i n g d i f f e r e n t s t a g e s i mu l a t e d i n f i n i t e s p a c e a n d wi t h p h a s e d ， c o n t i n u o u s a n d p r o g r e s s i v e t e mp e r a t u r e ∞ ∞ ∞ 0 一 ． g， 将 4 5 6 石 油 褒 铭 弛 鹰 第 3 3卷 湖 相 Ⅱ 型干 酪根 主要 以 生油 为 主 ， 累计 油 产 率 占 总烃产率的比例可 以超过 9 O 9 ／ 5 ， 而烃气产率所 占 比例则不超过 1 O ， 其 阶段 总烃产 率随成熟 度的 变化趋势主要受 阶段油产率的控制 。进入成熟阶 段后期 ， 尽管还具备一定 的生气潜力 ， 但 当 R。 1 ． O 8 9 ／ 6 之后 ， 残余 干酪根的剩余生烃潜 力 已不到 1 0 图 4 ， 已不 再 具 有 大 量 的 生烃 能力 ， 烃 源 岩 的生 烃潜力 主要 取决 于残 留油 的再生 烃能 力 ， 而 不 是残余干酪根的生烃能力 。 4 湖相 Ⅱ 型干酪根的生烃演化特征 从图 2 所示的阶段生烃产率 曲线 、 图 3所示的累计生烃 曲 线 以及 图 4所示 的生 烃转 化率 曲线 可知 典型湖 相 Ⅱ 型 干酪 根 的生油是 一 个 短暂 的突 变过 程 主要 在成熟的早 中期 ， 而生烃气是一个相对持续 的渐 变过程 从低成熟直到高过成熟 ， 如果考虑到地层 流体压力对可溶有机质向烃气转化的抑制作用 ] ， 那么油气的生成与保存将是一个更为漫长的地质 演 变过程 。 在干酪 根分 温 阶连 续 递进 有 限空 间 热解 模 拟 生、 排烃过程中， 由于烃源岩中干酪根的生烃过程是 间歇封闭的， 演化过程是连续递进的， 排烃是完全开 放的， 也就是说在前一个封闭生烃阶段所生成 的油 气被全部排出去了， 并没有参与后期更高演化 阶段 的热裂解演化 即没有 可溶 有 机质 的二 次 裂解 ， 而 干酪根 的热 演化程度从低成熟 到高成熟是 连续 递进 的 ， 因此这种 热解生 烃模 拟 过程 主要 反 应 了干酪 根 在不同演化阶段所能生成的最大产油与产烃气量， 相当于 R o c k E v a l 热解实验 中的边生边排模式。 但与其不同之处是通过这种热解生烃模拟实验可以 分别获取不 同成 熟 度 干 酪 根 生 成 的 全 部 “ 油 ” 、 “ 烃 气” 与“ 总烃” 产率 ， 而不是像 R o c k E v a l 热解生烃 那样 只能告 诉我们岩石 中已生 成 的可 挥发 烃 S 和 岩 石 中有机质 热解 烃 S 热 解“ 烃” 不 是 油 气 ， 只是 在实验温度下可以挥发 、 被氢火焰检测器检测到的 碳 氢 化 合 物 之 和 ， 即 所 谓 的 烃 源 岩 产 烃 潜 量 P G ， 却 不 能分别 提供 干酪根 的生 油潜 量 、 生 烃气 潜量与总烃潜量及与之对应的实测镜质体反射率。 因此利用有限空间热解生烃模拟不仅 能够更加精 细地描述干酪根 的生油、 生气过程 ， 而且可 以更加 合理地评价其生油、 生气与生烃潜力。 3 有限空间热解生油气潜力评价 3 ． 1 干 酪根有 限空间生 烃潜 力定 量评价 参数 元素分析 H／ C与 0／ c原子 比 和生油岩评 价技术 R o c k E v a l 热解 常常被认为是评价干 酪根成烃特征 与潜力 的简洁、 快速 、 有效 的方法。 但是 ， 由于 在 R o c k E v a l 热 解 实 验过 程 中无 法 鉴 别在某个升温阶段生成的到底是“ 油” 还是“ 烃气” ， 只能检测到在这个温度时能够挥发又能为氢焰离 子 检测器 识 别 的低 分 子 量 “ 烃 类 物 质” 它 不 一 定就 是“ 油 ” ， 因而也 只能 提供 干酪根 大分子 在 生油 气规律方面的一些宏观参数， 也就是只能提供瞬时 生“ 烃” 产率高峰值与累计生“ 烃” 产率 曲线 。此外 ， 由于 R o c k E v a l 热 解 实验 是 在 一种 “ 无水 无 压 的 开放体系” 中进行的干 酪根高温热解一裂解生烃 ， 这极 有可 能会 导致 干酪 根的“ 焦 化作 用” ， 造 成 烃源 岩的“ 生烃死亡线” 提前和生烃潜力评价过低 的严 重 缺 陷 。 尽管热解色谱质谱 P YGCMS 可 以给 出产物分子级定量分析数据 ， 能充分展示烃类生成 的精 细分子 结构信 息 ， 并 进行 分子 热降 解动力 学 的 计算以及热演化过程 中干酪根成烃产物的预测等 生烃机理与生烃潜力方面的研究 ， 但由于其热解生 烃 所设 置 的条 件 与 Ro c kE v a l 热 解 仪 一 样 也 是 “ 无水 无压 无 限空间 ” ， 干 酪根在 这种人 工实 验条 件 下的演化过程可能与地质条件下的演化过程差异 较大 。因为在提高模拟温度加快生烃反应速度 ， 以 补偿漫长地质时间的同时 ， 不可避免地也改变了生 烃 反应 的途 径 ， 也就 是说人 工热解 生 成 的油 气与 自 然演化生成的油气在分子组成上差异很大。 基于上述 分温 阶连续 有 限空 间热 解 生烃 特征 ， 以及利 用岩石 R o c k --E v a l 热 解结 果 评价 烃 源岩 生 烃潜力方面存在的不足， 为更加合理地定量评价烃 源 岩 中干酪根 的生 油气 潜力 ， 提 出以下 几个 定 量评 价 参数 ①残 留油潜量 R S 。 和指数 R I 。 烃源 岩 中残 留可溶有机质 氯仿沥青“ A ” 分别与岩石质量、 总有 机碳质量 C 的比值 相当于 S ／ C , ， 它表示干酪 根在经历 了某个 热演化阶段生排 油气之后 残 留在 烃 源岩 中的 可溶 有 机 质 量 。② 干 酪 根 生 油潜 量 KS 。 和指数 KI 。 烃 源 岩 中干 酪根 在不 同温 度 或成 熟 度 条件下热解所生成 可溶有机质 的累计质量 分别与 岩 石质量、 总有机碳质量的比值， 代表了烃源岩最大生 油潜量。③干酪根 生气 潜量 KS 和指数 KI 烃 源岩 中干酪根在不 同温度或成熟度条件下热解所 生成烃气的累计质量分别与岩石质量 、 总有机碳质 量的比值 ， 代表了烃源岩中干酪根最大生成烃气的 潜量。④干酪根总生烃潜量 KS 和指数 KI 烃 源 岩 中干酪根 在 不 同温 度 或 成熟 度 条 件 下 热解 所 生成的可溶有机质及烃气的累计量分别与岩石质 量 、 总有机碳质 量的 比值 ， 相 当于 S S ／ c 第 5 期 郑伦举 ， 等．烃源岩有 限空 间热解 生油气潜 力定 量评 价研 究 4 5 7 代 表 了烃 源岩最 大 生 油 气 潜 量 。⑤ 最 大 生 油 温 度 T 。 ． 和反射率 O R。 ． 、 最大生气温度 T ⋯ 和反射 率 G R。 ． 、 最高生烃温度 T ⋯ 和反射率 HR。 ． 烃源岩 中干酪根最大阶段生油产率 、 最大阶段烃气 产率和阶段生烃产率所对应 的镜质体反射率 相当 于 R o c k rE v a l 热解生烃 过程 中干 酪根最大热解 烃量 对应 的 加 热 温 度 T ， 反 映 了烃 源 岩 热 解 生 油、 生气及生烃达到最高时的成熟度 ， 相 比 R o c k E v a l 热解产烃潜量评价方法而言 ， 直接用成熟度 指标 比用实验温度来衡量最大生烃时的热解 演化 程度更 具 有实 际地 质意 义 。 3 ． 2Ⅱ 型干酪根生油气潜力定量评价 图 5是利用烃 源岩有 限空 间热解 生烃模 拟与 开 放体系 R o c k --E v a l 热解生