含水模拟实验在未熟-低熟烃源岩研究中应用.pdfVIP

含水模拟实验在未熟一低熟烃源岩研究中的应用 乔万林，曾花森，徐春龙，张学军，郭伟 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江省大庆市，163712 源岩的生烃与排烃是烃类形成、集聚、成藏不可分割的演化过程。排烃不仅与源岩的生烃有关，而且 还受复杂地质因素的制约，排烃的机理相当复杂，研究未熟一低熟烃源岩的排烃，不仅是理论上的需要， 更重要的是可以为地质研究提供理论依据和可靠参数。有关烃源岩的生烃机理国内外已研究的较多，但排 烃问题却涉及较少，尤其在低熟油研究中排烃问题更是一个薄弱环节。在进行研究排烃时，人为把生烃和 排烃分割开，我们认为生烃和排烃是两个互相制约、互相影响密切相关的过程，脱离生烃过程的排烃模拟 会造成实验结果的失真。在实际地质条件下水是普遍存在的，为了使实验更接近地下条件，人们在模拟实 验中加入一定量的水，但却没有考虑水在实验过程中的相态问题，含水热解概念的提出使得通过室内实验 可以更真实地模拟地下源岩中石油的生成和排出(1_启wan，M．D，1994)。 本次实验采用了具有代表性的青一段未成熟源岩，五102井黑色泥岩，有机碳为4．41％，热解S1为 丰度，高的氢指数反映源岩有机质类型为I型，成熟度低，处于未成熟演化阶段，这一特征代表了松辽盆 地优质源岩的沉积演化早期阶段的地化特征。 一、模拟实验加水量的确定 含水模拟实验中加入水量的多少是关键，加入的水量太少，在实验过程中水可能会全部变成单一的气 态相，气态水与岩石中有机或无机物作用会明显低于液态水。而当模拟实验超过一定温度时，水会变为超 临界状态，超临界状态水与岩石中有机与无机成分的作用则会远远高于正常液态水。因此在含水模拟实验 中加入的水量要确保在水变为气态后，残余的水量可以没过样品，使样品始终处于和液态水接触。 对于装在体积一定的密闭容器中的水，在等温条件下，相同质量的水，气液的体积比例是恒定的，这 时容器内压力为水在这一温度下的饱和蒸汽压，其值可以通过水和水蒸汽的性质表计算。 蛾=丁v,C-yT)+P，l ^，：加水量“g) 一7，沮度T下，液杏水的体积(-3) F：V?一反应釜体积一岩样体积．反即应空间体积‘一) ，l温度T下．木薰汽的比窖(-’／kg) ，^沮度T下，水的比容(-’／k1) 因此，含水模拟过程中选择实验的温度不能使水变为超临界状态。所以，实验温度不能超过374℃。 二、实验装置及实验条件 本次实验采用自行设计研制的高温高压热模拟装置，采用中频加热方式，最高加热温度为600℃，反 应釜承受最大压力为50mpa，采用计算机温度自动控制系统，温度控制精度为O．2℃。每个温度点加入样 350℃、355℃、360℃和375℃9个温度点，反应时间均为72小时。 实验结束后，冷却鲥室温后将石英管内浮于水面上的油作为排出油，进行计量，岩样取出干燥后进行 氯仿提抽，提抽物作为残留物。对排出油和岩样进行相关的地球化学分析。 三、实验结论 实验中各模拟温度点均可以看到在水中有油飘浮，随着温度的升高，排出油的量逐渐增多。模拟实验 岩样总的生油量(为排出油肇与岩样氯仿抽提物量之和)、排油量、氯仿沥青抽提物量、排油效率(为排 出油量占总生油量的白．分含量)及干酪根量随模拟温度的变化。烃源岩排烃大致可以划分为三个阶段。 733 第一阶段为330℃之前，为生排油早期，此时总的生油量小于O．7％，排出油量小于O．4％，在该阶段 从变化趋势上看，随温度的升高，干酪根量略有降低，而岩样中氯仿抽提物量基本保持不变，排油量略有 沥青的活化能和指前因子都远低于生成油气。反映了干酪根已向沥青转化，但沥青尚未转化为油。因此， 只有沥青转化为流体性大的油时才容易从岩石中排出。 排油量从0．293％增加到1．877％，同时岩石氯仿抽提物量也增加，但最高值出现在355℃，以后开始下降， 反映此时沥青向油转化的速度超过了干酪根裂解生成沥青的速度。排油效率也呈现增大的趋势，从54．4％--。 79．8％，干酪根含量呈现快速降低的特点，从3．95％降到1．1％。干酪根