211 / 2023-07-15 21:24:29

原油生成及初次运移作用对页岩油富集和可动的影响——以泌阳凹陷核桃园组为例

页岩油；生烃；初次运移；富集；可动性

页岩油是生成并经历初次运移后仍然残留在页岩内的原油，页岩生油量是页岩油富集的物质基础。同时，原油在初次运移过程中产生源内运聚，并且受地质色层效应影响，原油组分发生分馏，影响残留油即页岩油的可动性。由此，原油的生成及初次运移是影响页岩油富集和可动性的根本因素。采用常规-非常规一体化思想，从生成和运移的角度对页岩油的富集、可动性进行研究有助于深化对页岩油的富集和可动的认识。

通过化学动力学方法，采用平行一级反应模型，依据PY-GC和Rock-Eval实验数据，优化求取模型的反应分数、指前因子和活化能，使计算的生烃转化率与实验值尽可能吻合。并将标定所得的化学动力学参数结合凹陷的埋藏史和热史，在剖面上应用得到不同埋深生烃转化率。然后，基于TOC和热解数据，恢复原始有机质丰度与生烃潜力，并在此基础上计算页岩生油量。生油量越多，排油量也越多，反映页岩油运移作用越强；同时，页岩原位含油量增加，最终达到储集上限，处于动态平衡。因此，随着生油量增加，页岩油中非极性、相对分子质量小的饱和烃含量降低，吸附性强的重质组分（非烃+沥青质）含量增加，页岩油可动性变差。

受放置时长和环境影响，样品中的轻质组分已基本散失，同时，在热解实验中，部分S₁中的重烃在300℃以后才能检测出来，因此，热解实测S₁会缺少轻烃和部分重烃，在用其评价含油性时首先应对其进行轻、重烃恢复。氯仿沥青A中只损失了轻烃组分，结合S₁数据即可恢复S₁中的重烃组分，然后利用原油气相色谱数据得到的轻重烃校正系数，在重烃校正的基础上对S₁进行轻烃恢复，经轻、重烃恢复后的S₁即为页岩原位含油量。按“生油量-含油量=排油量”的物质平衡原理可计算页岩原位排油量，排油效率=排油量/生油量，排油效率越大，反映运移作用越强。泥页岩生油能力决定其生油量，从而影响排油效率；泥页岩储集空间越大，含油量越高，排油效率降低，即运移作用减弱。在页岩油运移过程中，受同位素分馏作用影响，吸附能力强的重同位素¹³C被滞留富集，轻同位素¹²C较易运移排出。为了消除干酪根对碳同位素的影响，分别将氯仿沥青A和饱/芳/非/沥碳同位素与干酪根碳同位素相减，发现其差值Δδ¹³C随排油效率变大而变大，表明运移作用越强，氯仿沥青A和饱/芳/非/沥碳同位素越重。同样，运移作用越强，由于地质色层效应，相对分子质量较小的三环萜烷会被大量排出，五环三萜烷相对富集，导致三环萜烷/五环三萜烷比值减小。非极性且相对分子质量小的饱和烃容易运移，而非烃和沥青质属重质含杂原子组分，吸附性大，不易运移，导致饱芳比和饱芳/非沥比值随运移作用增强而减小。页岩油运移作用产生源内运聚，导致页岩油差异富集。排油效率增加，页岩油运移作用变强，页岩原位单位有机碳含油量会减少，页岩油饱和度指数降低。页岩油中极性弱、相对分子质量较小的轻质组分随运移作用增强而减少，相对富集极性大的重质组分，导致页岩油可动性变差。

研究结果表明，页岩油的富集程度明显受控于生烃基础及存储空间，即有机质的丰度越高、类型越好、成熟度越接近生油高峰，页岩生油量越多。单位质量泥页岩最大含油性随生油量呈先增加后稳定的趋势。油气源充足的情况下，储存空间越大，页岩的含油率越高。然而页岩生油量增加，初次运移作用也随之增强，排油效率升高，页岩油饱和度指数越低。原油初次运移过程中具有明显的分异作用，运移作用越强，滞留于原位的页岩油中饱和烃和芳烃等极性小的轻质组分含量越低，导致其可动性变差。页岩油开发的有利层段需具有适当的生油量，在保证较高绝对含油量的同时还具有较低的排油效率。