排烴效率計(jì)算參數(shù)的校正及其應(yīng)用

閆海洋，李 理

（1. 大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司， 黑龍江 大慶 163411；　2. 中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田分公司， 遼寧 盤錦124010）

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排烴效率計(jì)算參數(shù)的校正及其應(yīng)用

閆海洋1，李 理2

（1. 大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司， 黑龍江 大慶 163411；2. 中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田分公司， 遼寧 盤錦124010）

近年來人們通常利用常規(guī)地化資料結(jié)合物質(zhì)平衡法對(duì)排烴效率進(jìn)行計(jì)算，但由于巖石熱解實(shí)驗(yàn)流程的原因?qū)е乱徊糠址悬c(diǎn)超過300 ℃的重?zé)N和一部分膠質(zhì)-瀝青質(zhì)高溫?zé)岱纸猱a(chǎn)生的烴進(jìn)入到裂解烴S2中（此兩部分記為ΔS2），使得殘留烴量（S1）被評(píng)價(jià)低了，干酪根潛在生烴能力（S2）被評(píng)價(jià)高了，使得應(yīng)用校正前的熱解參數(shù)計(jì)算得到的排烴效率比真實(shí)值偏高。利用已有的氯仿瀝青“A”與族組成數(shù)據(jù)對(duì)熱解參數(shù)進(jìn)行校正，結(jié)合化學(xué)動(dòng)力學(xué)法對(duì)松遼盆地J86井青一段泥巖進(jìn)行了排烴效率計(jì)算。結(jié)果表明校正前后的排烴效率差別很大，排烴效率計(jì)算中參數(shù)的校正非常有必要，J86井校正后排烴效率比校正前的低15.7%；且干酪根類型越差，校正前后排烴效率相差的越多，Ⅱ型干酪根熱解參數(shù)校正前排烴效率比校正后的高69.8%。

排烴效率；原始生烴潛力恢復(fù)；S2校正；化學(xué)動(dòng)力學(xué)

排烴效率是油氣資源評(píng)價(jià)過程中的重要參數(shù)之一，目前人們可以通過建立壓實(shí)、多項(xiàng)滲流等排烴模型［1，2］，用熱模擬實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行烴源巖的生排烴模擬實(shí)驗(yàn)［3-5］，或結(jié)合靶區(qū)地化數(shù)據(jù)與地質(zhì)資料來進(jìn)行分析，計(jì)算排烴效率。然而排烴研究涉及的學(xué)科面廣，且實(shí)驗(yàn)室模擬的排烴與地質(zhì)條件下差異巨大，實(shí)驗(yàn)條件的不同：開放體系與半開放體系，低溫與高溫、有水條件與無水條件、加壓與不加壓（地靜壓力、流體壓力）、樣品粉碎與不粉碎，致使源巖排烴量的計(jì)算模型及實(shí)驗(yàn)?zāi)M得到的排烴效率各不相同。

近年來人們將源巖的生、排烴機(jī)理與物質(zhì)平衡原理相結(jié)合，應(yīng)用常規(guī)地球化學(xué)資料對(duì)排烴效率進(jìn)行計(jì)算，所需資料較易獲得，可應(yīng)用于任何勘探程度的地區(qū)。但由于地化資料中的熱解數(shù)據(jù)中S1、S2并不能完全代表源巖中的殘留烴與干酪根殘余生烴潛量，使得計(jì)算出的生烴量與殘留烴量并不準(zhǔn)確，對(duì)排烴效率的計(jì)算有著較大的影響。本文通過對(duì)比抽提前后熱解參數(shù)的方法對(duì)源巖熱解參數(shù)進(jìn)行了校正，用校正前后的熱解參數(shù)結(jié)合物質(zhì)平衡法對(duì)松遼盆地齊家凹陷 J86井進(jìn)行了排烴效率的計(jì)算與對(duì)比，結(jié)果顯示利用校正前后熱解參數(shù)計(jì)算出的排烴效率相差很大，對(duì)熱解參數(shù)進(jìn)行校正很有必要。

1　巖石熱解數(shù)據(jù)的校正

自Tissot等20世紀(jì)70年代提出“干酪根晚期熱降解生烴”理論以來，地化專家們?cè)噲D建立一種快速簡便的實(shí)驗(yàn)方法來定量評(píng)價(jià)干酪根的生烴量，巖石熱解技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。法國石油研究院研制的Rock-Eval II型、VI型熱解儀通過對(duì)粉碎后巖樣進(jìn)行熱解得到殘留烴S1、裂解烴S2及Tmax等參數(shù)。該熱解方法具有經(jīng)濟(jì)快捷等特點(diǎn)，在烴源巖定量評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用［6-9］。由于熱解分析條件所限，裂解烴（S2）量中包含一部分高碳數(shù)烴類和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)裂解烴量；用S1來代表巖石中的殘留烴，會(huì)忽略一部分沸點(diǎn)高于300 ℃的高碳數(shù)烴。用校正后的S2值來進(jìn)行原始生烴潛力評(píng)價(jià)和生烴量計(jì)算，更接近地質(zhì)實(shí)際。

巖石熱解技術(shù)在烴源巖定性、定量評(píng)價(jià)領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。但由于實(shí)驗(yàn)流程的原因?qū)е乱徊糠址悬c(diǎn)超過 300 ℃的重?zé)N和一部分膠質(zhì)-瀝青質(zhì)高溫?zé)岱纸猱a(chǎn)生的烴進(jìn)入到裂解烴S2中（此兩部分記為ΔS2），使得殘留烴量（S1）被評(píng)價(jià)低了，干酪根潛在生烴能力（S2）被評(píng)價(jià)高了。進(jìn)而會(huì)對(duì)以上述參數(shù)為研究基礎(chǔ)的頁巖含烴量、有機(jī)質(zhì)類型、烴源巖生烴量、有機(jī)質(zhì)成熟度等評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生影響。本文選取不同埋藏深度樣品，首先將樣品粉碎，混合均勻，將樣品分為兩份，一份直接進(jìn)行熱解，另一份先進(jìn)行氯仿瀝青“A”抽提，然后進(jìn)行熱解，將ΔS2（S2-S2抽提后）加在S1上當(dāng)做殘留烴，用S2抽提后當(dāng)做源巖干酪根剩余殘余生烴潛量，來對(duì)熱解參數(shù)進(jìn)行校正（圖1）。

圖1　熱解參數(shù)的烴類組分分布Fig.1 Hydrocarbon component distribution of pyrolysis parameters diagram

圖2　（S2-（HC總烴-S1））與抽提后S2相關(guān)關(guān)系圖Fig.2 Original （S2-（HC總烴-S1）） and extractive S2diagram

當(dāng)沒有進(jìn)行抽提前后熱解實(shí)驗(yàn)時(shí)，用現(xiàn)有的熱解數(shù)據(jù)與氯仿瀝青“A”、族組分?jǐn)?shù)據(jù)、HC總烴（mg/g巖石）=“A”（%）×10×K飽+芳，（K飽+芳為“A”中飽和烴與芳烴所占比例）數(shù)據(jù)亦可對(duì) S2進(jìn)行校正，S2校正后=S2-（（HC總烴-S1））本文用Ro為0.5%～0.7%的18個(gè)樣品，進(jìn)行了抽提前后熱解、氯仿瀝青“A”與族組分分析，如圖2可見此方法對(duì)于低成熟樣品也可以應(yīng)用。

2　排烴效率的計(jì)算

排烴效率（F排）可用排烴量除以生烴量來進(jìn)行定量計(jì)算，如式（1）所示。其中，為烴源巖的原始生烴潛力（mg HC/g 巖石），可由殘余生烴潛力進(jìn)行恢復(fù)計(jì)算，如式（2）-（6）.其中：式（2）中IH（mg HC/g TOC）為樣品現(xiàn)今氫指數(shù)，F(xiàn)為生烴轉(zhuǎn)化率， IH0′（mg HC/g TOC）為現(xiàn)今有機(jī)質(zhì)的原始?xì)渲笖?shù)；式（5）中B0（mg HC/g 巖石）為原生瀝青量，ΔS（mg HC/g 巖石）為現(xiàn)今單位有機(jī)碳的排烴量；式（6）中1.2為有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳的系數(shù)；式（3）是I0′轉(zhuǎn)化為相對(duì)原始有機(jī)質(zhì)豐度H的氫指數(shù)。上述參數(shù)中生烴轉(zhuǎn)化率F的確定最為關(guān)鍵，本文利用化學(xué)動(dòng)力學(xué)法對(duì)排烴效率F排進(jìn)行了計(jì)算［10］，計(jì)算結(jié)果見圖3。

圖3　J86井生烴轉(zhuǎn)化率剖面圖Fig.3 J 86# Hydrocarbon conversion profile

TOC0：原始有機(jī)質(zhì)豐度；

F ：生烴轉(zhuǎn)化率；

B0：原生瀝青；

獲得了烴源巖的原始生烴潛力，結(jié)合現(xiàn)今生烴潛力對(duì)J86井青一段泥巖的排烴效率進(jìn)行了定量計(jì)算。由計(jì)算結(jié)果圖4可以看出，使用校正前熱解參數(shù)計(jì)算的平均生烴量為14.5 mg/g，排烴量為13.7 mg/g，排烴效率為94.2%；而使用校正后熱解參數(shù)計(jì)算的平均生烴量為 12.9 mg/g，排烴量為 9.9 mg/g，排烴效率為76.7%。Ⅱ型干酪根熱解參數(shù)校正前排烴效率平均值為91.3%，校正后排烴效率平均值為21.5%，相差69.8%，可見使用校正后熱解參數(shù)計(jì)算排烴效率是很有必要的。

圖4　J86井排烴效率計(jì)算地化剖面圖Fig.4 J 86# Geochemical profile

3　結(jié) 論

（1）巖石熱解技術(shù)由于實(shí)驗(yàn)流程的原因?qū)е乱徊糠址悬c(diǎn)超過 300 ℃的重?zé)N和一部分膠質(zhì)-瀝青質(zhì)高溫?zé)岱纸猱a(chǎn)生的烴進(jìn)入到裂解烴S2中，使得殘留烴量（S1）被評(píng)價(jià)低了，干酪根潛在生烴能力（S2）被評(píng)價(jià)高了，熱解參數(shù)需要用抽提前后熱解的方式來進(jìn)行校正，在沒有抽提前后熱解參數(shù)實(shí)驗(yàn)的情況下，可以用氯仿抽提與熱解實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行代替。

（2）由J86井校正前后排烴效率可以看出，熱解參數(shù)校正前的排烴效率平均值為94.2%，校正后為76.7%，校正前后排烴效率相差17.5%，且干酪根類型越差，校正前后排烴效率相差越大。利用校正后熱解參數(shù)對(duì)排烴效率進(jìn)行計(jì)算十分必要。

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Calibration and Application of Parameters to Calculate Hydrocarbon Expulsion Efficiency

YAN Hai-yang1，LI Li2
（1. Daqing Drilling Engineering Company Geological Logging No.1 Branch, Heilongjiang Daqing 163411，China；2. Sulige Gas Field Branch of CNPC Great Wall drilling company, Liaoning Panjin 124010，China）

Expulsion efficiency is traditionally calculated by material balancing with standard geochemistry data. However, the original parameter values by rock pyrolysis experiment are inadequate for this way. Two keys neglected in the progress of rock pyrolysis experiment: heavy hydrocarbons with boiling points over 300 ℃, hydrocarbons formed during thermal decomposition of gum asphalt are considered part of S2(marked ΔS2), which reduces the value of S1and increases the value of S2.Thus, expulsion efficiency obtained by primary pyrolysis parameters is higher than true value. In this paper, pyrolysis parameters were calibrated, then the expulsion efficiency of mudstones in Qing Ⅰ Member of J 86# was calculated with the corrected parameters and chemical kinetics. The studies show that the expulsion efficiencies obtained by the corrected parameters and the original ones are significantly different, the calibration of pyrolysis parameters is quite necessary. The data show that the expulsion efficiency of Jin 86# is decreased by 15.7%, and the poorer the kerogen type, the lower the reduction rate (kerogenⅡup to 69.8%).

hydrocarbon expulsion efficiency; the original potential of hydrocarbon generation; S2calibration; chemical kinetics

閆海洋（1986-），男，黑龍江省大慶市人，2006年畢業(yè)于東北石油大學(xué)地球化學(xué)專業(yè)，研究方向：從事地質(zhì)錄井工作。E-mail：515164231@qq.com

TQ 018

A

1671-0460（2016）05-0983-03

2016-03-07