烃源岩有限空间油气生排模拟及其意义.pdf

第 3 3卷第 5期 2 0 1 1 年 1 O月 石 油 雾 驺 沾 届 PETROLEUM GE0L0GY EXPERI MENT Vo l _ 3 3． No ． 5 0c t ．． 2 O1 1 文章编号 1 0 0 1 ～6 1 1 2 2 0 l 1 l 0 5 0 4 4 7 0 5 烃 源岩 有 限空 间油气 生排模拟及 其意义 李志 明 ， 郑伦 举 ， 马 中良 ， 徐 二社 ， 余晓露 ， 靳广兴 ， 慕小水 1 ． 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 ； 2 ． 中国石油化工股份有 限公 司 中原油 田分公司 勘探开发科学研究 院， 河南 濮 阳4 5 7 0 0 1 摘要 利用 D K一 Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪， 对东濮 凹陷沙 三 2亚段烃源岩开 展烃源岩有 限空 间油气生排模拟研究 ， 结果揭示烃源岩的生排烃演化呈现出 4个 阶段 ， 即烃源岩在 R。 值小于等于 0 ． 7 2 ％的阶段为相对缓慢生油阶段 ， 生成的油无法排 出 ； R。值介于 0 ． 7 2 ～0 ． 8 0 之间 的阶段为烃 源岩快速 生油阶段 ， 但生成 的油仍 主要 残留于烃 源岩 中； 在 R。值 为 0 ． 8 O ～ 1 ． 时干酪根生油 已结束或受到抑制 ， 主要表现为大分子“ 油” 向小分子“ 油” 转化 ， 该 阶段油 可以排运在烃 源岩上、 下邻接的砂 岩层 以及烃源岩表面及裂缝内 ， 这为东濮凹陷及其他 盆地或 凹陷在 以烃源岩 为主体的发育带寻 找非 常规油气藏提 供了依据 ； 在 值大于1 ． D O 时主要进入 油裂解成 气阶段， 但 即使 在 R 。值为 2 。 0 甚至 2 4 时 ， 生成 的油也没 有全部裂解成 甲烷气 ， 主要 还是以油 的形式存在 ， 启示可以打破传 统认识 在更深 的层位 寻找石油 。 关键词 有限空间 ； 油气生排模拟 ； 烃源岩 ； 石油地 质意义 中图分类号 TE l 2 2 ． 1 文献标识码 A Si mu l a t i o n o f s o u r c e r o c k f o r h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x pu l s i o n i n f i n i t e s p a c e a n d i t s s i g n i f i c a nc e L i Z h i m i n g ， Z h e n g L u n j u ， Ma Z h o n g l i a n g ， X u E r s h e ， Y u X i a o l u ， J i n Gu a n g x i n g 2 ， Mu X i a o s h u i 。 1 ． Wu 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，S I NOPE C， Wu xi ，J i a n g s u 2 1 4 1 5 1 ，C h i n a；2 ． E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t S c i e n t i fic Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Z h o n g y u a n Oi l fie l d C o mp a n y，S I NOPE C，P u y a n g，He ’ n a n 4 5 7 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c tS i mul a t i o n o f s o u r c e r o c k f o r h y d r o c a r b o n g e ne r a t i o n a nd e x p u l s i o n i n f i n i t e s p a c e h a s b e e n c a r r i e d o u t wi t h s a mpl e s f r o m t h e Es s u b- s e c t i o n o f t he Do n g p u s a g u s i n g t he h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x p u l s i o n s i mu l a t i o n e x p e r i me n t a l i n s t r u me n t o f t y p e DK- H wi t h p o r o s i t y ，t e mp e r a t u r e a n d p r e s s u r e u n d e r g e o l o g i c a l c o nd i t i o n s ． I t h a s be e n c o nc l u d e d t ha t t h e p r o c e s s o f hy d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x p u l s i o n o f s o u r c e r o c k c a n b e d i v i d e d i n t o 4 s t a g e s a s f o l l o ws ．1 R。 ≤0 ． 7 2 ，o i l g e n e r a t e s s l o wl y a n d d o e s n o t e x p e l ；2 0 ． 7 2 R。 0 ． 8 O ，o i l g e n e r a t e s r a p i d l y，b u t s t i l l r e ma i n s i n s o u r c e r o c k；30 ． 8 0 2 ． 0 o r 2 ． 4 ％ oo ．Th e s t u d i e s s u g g e s t t h a t p e t r o l e u m e xp l or a t i on c a n be c a r r i e d o ut i n de e p e r f or ma t i o n． Ke y wor d sf i n i t e s pa c e； s i m u l a t i o n o f hy d r oc a r bo n ge ne r a t i o n a nd e xp ul s i o n； s o ur c e r oc k；pe t r ol e um ge ol o gi c a l s i g ni f i c a nc e 自法国地球化 学家 T i s s o t 等 提 出干酪根 热降解晚期生油学说 以来 ， 利用未熟或低熟烃源岩 样 品的生烃模拟 如 Ro c kE v a l 热解 生烃 、 传统 高压釜密闭空间生烃和黄金管体系生烃模拟 结果 来评价盆地或凹陷烃源岩的生烃潜力是一种最直 观的常用方法 。但是， 众所周知， Ro c k E v a l 热解 生烃过程中是在无水、 无压及无限空间 开放 条件 下进行的； 传统高压釜密闭空间生烃是在低流体压 力 、 无静岩压力、 含一定量水蒸气和较大的生烃空 间内进行 的 ； 黄金管体系生烃模拟则 由于受毫 克级取样量的限制 ， 油产物的定量分析误差很大 ， 只适合纯干酪根的生烃模拟 ， 同时也忽略了无机矿 收稿 日期 2 0 1 1 0 5 r0 9 ； 修订 日期 2 0 1 1 一O 8 0 5 。 作者简 介 李 志明 1 9 6 8 一 ， 男 ， 博士 ， 高级工程师 ， 从事地球化学研 究与石 油地质综合评价 。E ma i l mq z h ml s o h u ． c o rn。 基金项 目 中国石油化工股份有 限公司科学技术研究开发项 目 P 0 8 0 6 0 资助 。 4 4 8 石 油 雾 鼢 弛 届 第 3 3卷 物对成 烃 的影 响 。另 外虽 可 以用 金管 的韧 性 通过 调节金 管外 部高 压 釜 的水 压 可 以 改 变金 管 内的 压 力 ， 但 由于金管 的形变以及生成物量的不确定性 ， 金管 内的流体压力是否等于外部压力值得怀疑 5 ] 。 而在含油气盆地 中， 烃源岩主要是泥质或钙质沉积 物及 其 内部所 含 的有机 质经沉 积成 岩过程 形成 的。 在盆地 或凹陷 持续沉降过程 中， 泥质和钙质沉积 物 随上覆 沉 积物 的不断 加载增 压 ， 其 逐渐 被压 实成 岩 ， 孑 L 隙度也将总体趋于降低 ， 同时其 中的有 机质 则 因埋藏深度增大 温度增高 而成熟度逐渐增高， 当烃源岩 R 为 0 ． 5 0 9 ／ 6 时， 其孔隙度已降至 l O ～ 2 O [ 6 ] ， 并且烃 源岩 孔 隙空 间 饱 含 水 ， 岩 石 静 压 力或有效应力也是影响成烃的重要 因素_ 8 ] 。故烃 源 岩 生油过 程是 在有 限空 间 内实现 的 ， 生油 空间 即 为烃 源岩 的孔 隙 空 间 。经 热 演 化 作用 有 机 质 逐 渐 生油并 占据 烃 源 岩 的孑 L 隙空 间 。当 生成 的油 全 部 “ 充满” 了烃源岩的孔隙空间 孔隙空间含油饱和度 达到一定值 时， 两者达到平衡状态 ， 烃源岩内部 出 现异常高压， 导致在上覆岩层 的负荷作用下 ， 烃源 岩 的孔 隙度 不再减 小 ， 只要没 有泄压 条件 就处 于欠 压 实状态 。只有 当盆 地 由持续 沉 降 阶段转 为 整 体 上 升 阶段 时 ， 盆地 物理 场性质 由加 载增 压转为 卸载 减压， 烃源岩瞬间能量释放产生各种破裂 ， 烃源岩 才 能通过 这些 裂缝 向处 于 减压 区 的砂 质 岩排 运 聚 集 。] 。显然， 现有的生烃模拟实验条件与地质情 况的成烃条件相差甚远 ， 实验结果必然存在很大的 误差 ] 。近年 ， 中国石化石油勘探开发研究院无锡 石油地质研究所 ， 根据地质条件下烃源岩生烃过程 是在有限空间、 上覆地层压力、 烃源岩内部流体压 力以及温度等共同制约条件下实现的特点 ， 研制了 DK一Ⅱ型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪。本文 以东濮凹陷沙河街组沙三 2亚段低熟烃源岩为例， 利用 DK一 Ⅱ型 地 层 孑 L 隙 热 压 生 排 烃 模 拟 实 验 仪 开展 了烃 源岩有 限空 间下 的生 排烃模 拟研究 ， 旨在 揭示盆地持续沉降过程中烃源岩 的成烃演化规律 与排烃能力 ， 探讨其石油地质意义 。 1 有 限空 间下生排烃模 拟实验条件 1 ． 1 模 拟 实验仪 器 D K--II 型地层孔隙热压生排烃模拟实验仪主要 包括高温高压生烃反应系统、 双向液压控制系统、 排 烃系统、 自动控制与数据采集系统、 产物分离收集系 统、 外围辅助设备与仪器外壳[ 。 ] 。该模拟仪的模拟温 度可 由室温至 6 0 0℃， 上覆静岩压力最高可达 2 0 0 a ， 生烃室模拟地层流体压力可达 1 0 0 MP a ， 如考 虑异常高压可达 1 5 0 MP a以上 ， 排烃室地层流体 压力可控制在 0 ～1 2 0 MP a 。样 品室 内径 2 5 ～3 8 1T I I T I ， 高度 5 O ～8 0 mm， 最 大装样 量约 2 0 0 g 。 1 ． 2模 拟实验 样 品 模拟实验样 品采 自东濮 凹陷卫 2 0井 2 2 9 0 m深 度段的盐间灰色页岩， 属东濮凹陷主要烃源层系 B 沙河街组沙三 2 亚段 。该样品的基本地球化学特 征为 7 “0 7 4 ． 3 2 ， 氯仿沥青“ A ” 为 0 ． 5 3 5 9 ， S 一1 0 ． 8 8 mg ／ g， S 2 2 5 ． 5 6 mg ／ g ， I H一5 9 2 mg ／ g， H／ C 1 ． 3 7 ， o ／ c一0 ． 1 2 ， 有 机 质 类 型为 Ⅱ ～Ⅱ 。型 ， 成 熟 度 Eq VR。 一 0 ． 6 2 。 1 ． 3 模拟 实验 方案 1 ． 3 ． 1 制样装样 考 虑 到烃源 岩 的 非 均质 性 ， 将 样 品 粉 碎 到 6 O 目左 右 ， 并 充分混 匀 ， 缩分成 若干 份 ， 每个模 拟温度 点取 其 中一小份 压制 成 圆柱 型小 岩心 ， 确保 样 品的 均一性与代表性。依次在样 品室 中装入一定量的 砂岩 2 0 g左右 ， 氯仿抽提除去可溶有机质 、 一定 量的烃源岩 6 0 g左右 和 或 砂 岩， 在装卸样品 台上用 约 5 MP a的上 覆 静 岩 压 力 相 当 于 2 0 0 ～ 3 0 0 I n埋 深 压制 成 直径 为 3 ． 5 c m 的圆柱 体 小 岩 心 样 品 。 1 ， 3 ． 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 ， 充入 5 ～1 0 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 用高压泵充入 6 O ～8 0 MP a的高压 水， 让压制的岩一 0样孔隙空间中被水完全充满 压 制的岩心样在吸水过程中， 会导致流体压力不断下 降 ， 当体系流体压力不再下降时表示样 品孔隙已经 被 水充满 。为 了确保 整个 生 、 排 烃 系统 被 高 压 液 态水所充满， 升温之前流体压力为 2 ～3 MP a 。 3 施 压 静岩压力 升温 启 动双 向液压机 的小 油缸对岩心样施压静岩压力至设定值； 启动温度控 制器和恒温炉按 l℃／ mi n的升温速率升至设定的 温度 ， 达 到设 定温度后恒 温 4 8 h 。共开展 了 1 1 组 温 压条件下生排烃模拟实验研究， 具体如表 1所示。 1 ． 3 ． 3 产 物收 集与 定量 1 模拟实验结束后 ， 待整个反应体系温度 降 到 1 5 0℃ 时 ， 打 开排烃 阀 门释放生 排烃 系统 中油气 水产物。首先排出的产物是水 、 气体与气携轻质油的 混合物， 通过液氮冷却的液体收集管分离油水与气 体， 油水混合物被冷冻在收集管中， 气体进入计量管 收集并计量其体积， 用气相色谱仪分析其组成， 之后 计算各气体物质 烃气与无机气体 的产量。 2 排 出油的收集与定量 排 出油1 是指在实 第 5期 李 志明， 等．烃 源岩有限空间油气生排模拟及其意义 4 4 9 表 I 东濮凹陷烃源岩有限空间生排烃模拟实验方案 Tab l e 1 Ex pe r i me nt pl a n f o r s i mul a t i o n of h y dr o c a r b on g e n e r a t i o n a nd e xp ul s i o n of s o ur c e r o c k f r o m Do ng pu S a g i n f i ni t e s pa c e 2 O ．1 4 2 o ． 5 4 2 0． 9 2 O ． 7 2 O ．1 9 2 O ． 7 2 2 O ． 2 7 2 0． 2 1 2 O ． 9 6 2 O ． 7 8 2 0 ． 4 8 验 进程 中当生烃 系 统 压 力 与 外部 排 烃 装 置 存 在 一 定差值时 ， 开启阀门后在排烃装置 中收集的油， 主 要是由于 2个系统之间存在一定压差而排出的油； 排 出油 2是烃源岩排到高压釜内壁与样 品室之间 的空 隙和 连接管 道 内 空 间 的油 ； 排 出油 3 4是 从 烃 源岩 直接 排 到上下 砂岩 中的油 ， 其主 要是 由于 泥 岩 层生 烃增 压之 后 与 砂 岩层 之 间形 成 一 定 的 压 差 直接排进储集砂岩中的。 实验结束后首先收集排烃装置中已在压差作 用下排出的油水 排 1 和气体 ， 待生烃系统降温到 1 5 0℃时打开排 烃阀门通过 冰水冷却 的气液 分离 与收集装置获得排出油 2中的气携凝析油、 气体和 水 ， 等待整个反应系统降至室温之后 ， 打开高压釜， 用氯仿冲洗高压釜内壁、 样品室外表面与内部连接 管道得到排出油 2中轻质油， 二者合并即为排 出油 2 。取出样品室中上 下砂岩 ， 用氯仿抽提得到排出 油 3与 4 。 3 残留油 、 固体残样的收集与定量 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 。残 留油 与排 出油 之 和称 为总油 ， 总油与 烃气 之 和为 总烃 。 4 取少量固体残样进行成熟度分析 。 2 有 限空 间生排烃模拟实验结果 东濮凹陷沙三段烃源岩样品的有 限空间生排 烃模 拟结 果 如 图 1 3和表 2所 示 。可 见 ， 其 生排 烃演化明显呈现出 4个 阶段 ， 具体如下。 2 ． 1 模拟温度 2 7 5 43 1 5℃ 风 在 0 ． 6 6 ％一0 ． 7 2 ％ 阶段 该阶段为烃源岩相对缓慢生油阶段 ， 总油产率和 残留油总体呈 4 5 。 斜率线， 随温度 或成熟度 的增高 而增大， 模拟温度2 7 5℃ R 。 0 ． 6 6 9 ／ 6 时总油产率和 图 1 东濮凹陷烃 源岩有限空间下生排烃模拟 油产 率图解 F i g ． 1 Oi l y i e l d s o f s i mu l a t i o n o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x p u l s i o n o f s o u r c e r o c k f r o m D o n g p u S a g i n f i n it e s p a c e 图 2 东濮凹陷烃源岩有限空间生排烃模拟排出油产率图解 Fi g ． 2 Oi l e x p u l s i o n r a t e s o f s i mu l a t i o n o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x p u l s i o n o f s o u r c e r o c k f r o m Do n g p u S a g i n f i n i t e s p a c e 残留油分别为 1 3 0 ． 5 9 k g ／ t 和 1 1 3 ． 6 9 k g ／ t ， 3 1 5℃ R 。 0 ． 7 2 时总油产率和残 留油产率分别增 至 3 7 9 ． 3 6 k g ／ t 和 3 5 2 ． 8 8 k g ／ t ， 表明该 阶段生成的油几乎 均残留于烃源岩内， 各排出油产率均很低； 同时， 该阶 段烃气产率很低 ， 3 1 5℃ R 一0 ． 7 2 ％ 时烃气产率也 8 6 6 4 6 8 2 4 ∞ 曲 盯 鼯 ％ ％ 加 加 4 5 O 石 油 寥 鲐 弛 届 第 3 3 卷 8 0 0 7 0 0 ， 、 6 0 0 s m 枷 蠢 0 0 2 伽 l 0 0 0 2 5 0 2 7 0 2 9 0 3 1 0 3 3 0 3 5 0 3 7 0 3 9 0 4 1 0 4 3 0 模拟温度／ C 图 3 东濮 凹陷烃 源岩有 限空间生排烃模 拟烃产率 图解 Fi g ．3 Hy dr o c a r b on y i e l d s o f s i m ul a t i o n o f h yd r o c a r bo n ge ne r a t i on an d e x pul s i on o f s ou r c e r oc k f r o m Do ng pu Sa g i n f i ni t e s p a c e 仅为 3 ． 0 5 8 k g ／ t 。故该阶段总烃产率与总油产率基本 相 当， 3 1 5 ℃ R 。一 0 ．7 2 时 总 烃 产 率 仅 为 3 8 2 ． 4 1 k g ／ t 。 2 ． 2模拟温 度介 于 3 1 5 ～3 4 0℃ R o 介 于 0 ． 7 2 ～ 0 ． 8 0 阶段 该阶段为烃源岩快速生油阶段， 总油产率总体呈 7 5 。 斜率线随温度 或成熟度 的增高而迅速增大， 在模 拟 温度 3 3 0℃ R 。 一O ． 7 7 时 ， 总油 产率 已达 6 4 0 ． 1 7 k g ／ t ， 此 时残 留油产率达到最 大值 ， 为 5 4 5 ． 9 2 k g ／ t 图 1 ， 3 ； 该阶段 排出油较前一段明显增大 ， 模拟温度 3 3 0℃ 一0 ． 7 7 时排出油产率为 9 4 ． 2 4 k g ／ t ， 并 且以排出油 3 为主， 产率为 7 6 ． 0 1 k g ／ t 图 2 ， 表明该 阶段烃源岩排出的油主要滞 留在其上覆相邻 的砂岩层 内。该阶段烃气产率虽较前一阶段稍有增高， 但仍很 低， 3 3 0℃ R o 一0 ． 7 7 时烃气产率也仅为 9 ． 7 2 k g ／ t ， 总烃 产率 为 6 4 9 ． 8 8 k g ／ t 。 2 ． 3模拟温 度 3 4 0 3 7 0℃ R 。 在 0 ． 8 0 ％～1 ． 0 0 阶段 该 阶段 的显 著特 征为烃 源岩 的总 油产率 不随 模拟温度 或成熟度 的增高而增大 ， 而基本稳定在 3 4 0℃ R。 一0 ． 8 O 时 的 总 油 产 率 6 9 9 ． 1 8 k g ／ t 左 右 ， 从 而在 该 阶段 烃 源岩 的总 油产 率 随 温 度 或 成熟度 增高呈现一个相对平稳的平台， 这反 映干 酪根生油在成熟 度为 0 ． 8 O 0A时已结束或 受到抑 制 ， 该阶段主要表现为大分子“ 油” 向小分子“ 油” 转 化而总油量维持不变； 同时， 该阶段残 留油产率 随 模拟温度 或成熟度 的增高呈 3 1 5 。 斜率线降低 ， 由 3 4 0℃ R 。 一0 ． 8 O 时 的 4 9 4 ． 3 1 k g ／ t 降低 至 3 7 0 ℃ R 。 一1 ． 0 0 时的 1 6 1 ． 7 2 k g ／ t ， 而该阶段排出油产率 随模拟温度 或成熟度 的增高呈 4 5 。 斜率线增高， 由 3 4 0℃ R 。 一0 ． 8 O 时 的 2 0 4 ． 8 7 k g ／ t 增 高 至 3 7 0 ℃ R 。 1 ． o O 时的排 出油产率最大值 5 2 1 ． 4 2 k g ／ t ， 并 且 该阶段 的排 出油 以排 出油 4 、 排 出油 3和排 出油 2 为主， 排出油 1 在该阶段仍然很低。该阶段烃气产率 随温度 或 成熟度 增高逐 渐增大， 由 3 4 0 ℃ R 一 0 ． 8 0 时的 1 7 ． 4 2 k g ／ t 增高至 3 7 0℃ R 一1 ． 。 O 时的 5 2 ． 3 6 k g ／ t ， 总烃产率由 3 4 0℃ 尺 。 一0 ． 8 0 时 的 7 1 6 ． 6 k g ／ t 增 高 至 3 7 0 ℃ R 。 1 ． 0 0 ％ 时 的 7 3 5 ． 5 1 k g ／ t 。 2 ． 4 模拟温度高于 3 7 0℃ R 。 大于 1 ． 0 0 ％ 阶段 该阶段烃源岩的总油产率、 排出油产率、 残留油 产率以及总烃产率均随模拟温度 或成熟度 的增高 而降低 ， 其中总油产率由 3 8 0℃ R 。 一1 ． 2 8 ％ 时 的 6 2 7 ． 0 8 k g ／ t 降低至 4 2 5℃ R 。 一2 ． 4 0 时的 3 6 1 ． 5 4 k g ／ t ， 残留油产率由 3 8 0℃ 尺 。 一1 ． 2 8 时的 1 2 5 ． 6 0 k g ／ t 降低至 4 2 5℃ R。 2 ． 4 O 时的 1 2 ． 0 6 k g ／ t ， 排 出油产率由 3 8 0℃ R 。 一1 ． 2 8 时的 5 0 1 ． 4 8 k g ／ t 降 低至 4 2 5℃ R ] 一2 ． 4 0 时 的 3 4 9 ． 4 8 k g ／ t ， 总烃产率 由 3 8 0℃ R 。 1 ． 2 8 时 的 6 9 6 ． 3 5 k g ／ t降 低 至 4 2 5℃ R 。 一2 ． 4 0 时 的 5 5 6 ． 2 5 k g ／ t 。但 排 出油 1 和烃气随模拟温度 或成熟度 的增高而增高， 其中排 出油 1 产率 由 3 8 0℃ R 。 ----1 ． 2 8 时的 2 0 ． 7 4 k g ／ t 增 表 2东濮凹陷典型烃源岩有限空间生排烃模 拟结果 hb l e 2 Re s u l t s o f s i mu l a t i o n o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n a n d e x pu l s i o n o f t y p i c a l s o u r c e r o c k f r o m Do n g p u S a g i n fin i t e s p a c e D 成熟 q VR 度 o 蒜 有 机 ／碳 l／ l_烃 、 总 油 总 烃 ℃ M Pa M Pa k g‘ kg． t k g． t 一 k g．t t 一 t -1 t k g ‘ 。。 k g t -i 2 7 5 3 0 0 3 1 5 3 3 0 3 4 0 3 5 0 3 6 0 3 7 O 3 8 0 4 0 0 4 2 5 0 ．6 6 0 ．6 8 0 ．7 2 0 ．7 7 0 ． 8 0 0． 8 4 0 ． 9 l _ 0 0 1 ．2 8 2 ． O O 2 ． 4 0 3 5 ． 4 7 5 0 ． 5 8 ． 5 9 ． 5 8 ． 6 3 ． 7 3 ． 7 6 ． 7 2 ． 6 2 ． 5 2 ． 8 6 3 ． 6 6 9 ． 6 7 4 ． 4 8 1 ． 6 8 8 ． 8 9 I ． 2 9 6 1 0 5 l 1 0 ． 4 1 2 O 4 ． 3 2 0 ． 7 4 0 ． 3 6 5 ． 2 5 8 ．5 0 4 ． 3 2 2 ． 53 1 ． 1 8 1 1 ． 3 6 9 ．61 4 ． 3 2 3． 0 5 1 ． 6 6 1 0 ．2 9 1 2 ． 5 4 4 ． 3 2 9 ． 7 2 1 ． 7 3 8 ． 6 8 7 6 ． 01 4 ． 3 2 1 7 ． 42 1 ． 5 8 1 8 ． 6 3 8 0 ． 5 0 4． 3 2 2 1 ． 3 l 1 ． 7 6 2 7 ． 4 2 1 O 9．1 5 4 ． 3 2 3 5 ． 7 8 3 ． 4 2 1 1 2 ． 1 1 1 8 ．9 3 4 ． 3 2 52 ． 3 6 1 5 ． 7 9 1 81 ． 5 7 1 4 8 ． 0 5 4 ． 3 2 6 9 ． 2 7 2 0 ． 7 4 1 7 1 ． 1 6 1 4 1 ． 1 4 4 ． 3 2 1 21 ． 0 8 7 0 ． 8 3 1 7 7 ． O 1 5 9 ． 3 5 4 ． 3 2 1 9 4 ． 71 1 6 8 ． 4 6 7 9 ． 9 9 5 0 ． 4 2 2 ． 79 1 6 ． 9 1 1 3 ． 6 9 l 3 O ． 5 9 1 31 ． 3 3 3 ． 7 7 2 5 ． 9 l 2 2 8 ． 6 1 2 5 4 ． 5 3 2 57 ． 06 2 ． 0 0 2 6 ． 4 8 3 5 2 ． 8 8 3 7 9 ． 3 6 3 82 ． 41 7 ． 83 9 4 ． 2 4 5 4 5 ． 9 2 6 4 0 ．1 7 6 49 ． 8 8 1 0 4 ． 1 6 2 0 4 ． 8 7 4 9 4 ． 3 1 6 9 9 ．1 8 7 1 6 ． 6 1 7 1 ． 99 3 1 0 ． 3 2 3 8 8 ． 3 2 6 9 8 ．6 3 7 1 9 ． 9 4 1 87 ．1 6 4 2 1 ． 6 2 7 4 ． 9 2 6 9 6 ．5 3 7 3 2 ． 3 1 7 6 ． 01 5 2 1 ． 4 2 1 6 1 ． 7 2 6 8 3 ．1 5 7 3 5 ． 51 1 6 8 ． 4 4 5 0 1 ． 4 8 1 2 5 ． 6 0 6 2 7 ．0 8 6 96 ． 3 5 1 6 5 ．1 1 4 7 2 ． 3 3 9 ． 4 5 5 1 1 ．7 5 6 3 2 ． 8 4 5 0 ． 61 3 4 9 ． 4 8 1 2 ． 0 6 3 6 1 ． 5 4 5 56 ．2 5 7 8 7 3 7 2 2 8 2 8 第 5 期 李志明 ， 等．烃源岩有限空间油气生排模拟及其意义 4 5 1 高至 4 2 5℃ 一2 ． 4 0 ％ 时的 1 6 8 ． 4 6 k g ／ t ， 烃气产率 由 3 8 0℃ R 。 一1 ． 2 8 时的 6 9 ． 2 7 k g ／ t 增高至4 2 5℃ R 。 一2 ． 4 O Y 0 时的 1 9 4 ． 7 1 k g ／ t 。 3 石 油地质意义 2 0世纪 7 O 年 代 以来 ， T i s s o t 的干 酪根生烃模 式 有效 地指导 了油气勘 探 和石油 地 质研究 。T i s s o t 模 式认为， 沉积岩中的有机质埋藏之后经历 了 3个 阶 段 有机质在镜质体反射率 R 。 为 0 ． 5 0 ～0 ． 6 0 时开始生烃 ， 在 R。 值 为 0 ． 9 0 时达到 生烃高峰 ， c 开始热裂解； 在 R。 值大于 1 ． 3 O 时所有 C 已经消失 ； R。 值为 2 ． O O 时仅剩下 甲烷了口 。东 濮 凹陷沙 三 2 亚 段 烃 源 岩 有 限 空 间下 的生 排 模 拟 结 果表 明 ， 烃源 岩在 R。 一0 ． 8 0 时 即达 生油 高 峰 ， 干酪根 生 油 已结 束 或 受 到 抑 制 ， 在 R。 一 1 ． O O 时 即达生烃高峰 ， 随后主要进入油裂解成气阶段 ， 但 即使在 R。 值 为 2 ． O 0 甚 至 2 ． 4 O 时 ， 生成 的 油并 没有全部裂解成 甲烷 气， 主要 还是 以油 的形式存 在 ， 这与生烃体系的相对封闭性和高压液态水能明 显 延迟 石 油 的热 裂解 作用 有关 lL 1 ] 。这 暗示 在 相 对封闭地质条件下 ， 油的保存深度要远大于传统认 识 到 的深 度 ， 我 国东 部 近 年深 层 油气 勘探 的实 践 『 l ] 也 证实 了模 拟结 果 。 同时 ， 模拟实验结果表 明， 在盆地持续沉降过 程 中烃源岩干酪根生油结束之前 ， 其生成的油几乎 均 残 留于烃 源岩 内部 ， 无 法 排 出 ； 只有 当烃 源 岩 干 酪根生油结束后 ， 其生成的油才开始发生短距离的 排 运 ， 并在 生烃 高 峰 时 本 样 品 在 R。 一 1 ． O 0 ％ 时 排出油产率达到最大 ， 并且 主要排运在烃源岩上、 下邻接 的砂岩层以及烃源岩表面及裂缝内。这暗 示在盆地持续沉降的地质条件下 ， 在盆地或凹陷烃 源岩与储集岩交互发育的地区， 烃源岩进入生油高 峰阶段后排 出的油主要聚集 在与其互层 的砂岩层 以及烃源岩表面及裂缝系统中， 这为东濮凹陷及其 他盆地或凹陷在 以烃源岩为主体 的发育带寻找非 常规油气藏提供 了依据。 另 外 ， 该 样 品 的热解 氢指数 为 5 9 2 mg ／ g ， 而 有 限空间条件下生烃模拟的最高烃产率 高达 7 3 5 ． 5 1 mg ／ g ， 说 明在地质条件下烃源岩的生烃潜力远大 于传统热解生烃所揭示的结果 。 4 结 论 通过东濮 凹陷沙三 2亚段烃源岩有 限空间下 的生排模拟研究 ， 取得了如下认识 烃源岩的生排烃演化呈现出 4个阶段， 即烃源 岩在 R 。 值小于等于 0 ． 7 2 阶段为相对缓慢生油阶 段 ， 生 成的油无 法排 出， 几乎均 残 留于 烃源 岩 中 ； R。 值介于 0 ． 7 2 ～0 ． 8 O 之间阶段为烃源岩快速生油 阶段 ， 但生成的油仍主要残留于烃源岩中； 在 R。 值 为 0 ． 8 0 时即达生 油 高峰 ， 0 ． 8 0 ～ 1 ． 0 。 时干 酪 根生 油 已结束 或 受到 抑制 ， 主要 表 现为大 分 子“ 油 ” 向小分子“ 油” 转化 ， 在 R 。 值为 1 ． 0 0 时即达生烃高 峰 ， 该 阶段油可 以排运 在烃源岩 上 、 下邻接 的砂 岩层 以及烃源岩表面及裂缝 内， 这为东濮凹陷及其他盆 地 或凹陷在 以烃 源 岩 为 主体 的发 育 带 寻 找 非 常规 油气藏提供了依据 ； 在 R。 值大于 1 ． O 后主要进 入油裂解成气阶段 ， 但 即使在 R。 值为 2 ． 0 甚至 2 ． 4 时 ， 生 成 的油并 没有 全部裂解 成 甲烷气 ， 主要 还是以油的形式存在 ， 这与勘探实践结果相吻合 ， 说 明地 质条 件下 生 烃体 系 的相 对 封 闭性 和 高 压液 态水能 明显 延迟 石油 的热 裂解 ， 启 示可 以打 破传统 认 识在 更深 的层 位寻 找石 油 。 参考文献 [ 1 ] Ti s s o t B P， Du r a n d B， Es p i t a l i e J ， e t a 1 ．I n f l u e n